Применение технологии дополненной реальности в гепатопанкреатобилиарной хирургии

Цель. Обобщение опыта применения технологии дополненной реальности в гепатопанкреатобилиарной хирургии.

Материал и методы. С ноября 2021 по январь 2024 г. с применением технологии дополненной реальности оперировали 43 пациентов. Объем операций: панкреатодуоденальная резекция, корпорокаудальная резекция поджелудочной железы, необратимая электропорация новообразований и удаление псевдокист поджелудочной железы, резекция общего желчного протока с формированием билиодигестивного анастомоза, атипичная резекция печени, правосторонняя гемигепатэктомия, трансартериальная химиоэмболизация артерий опухолей печени.

Результаты. Значимого увеличения продолжительности операций при использовании технологии дополненной реальности не отмечено. При выполнении мини-инвазивных вмешательств на печени технология дополненной реальности оказалась удобным инструментом навигации, способствующим сокращению продолжительности рентгеноскопии и общего времени операции. Анализ шкал Лайкерта, сформированных в качестве обратной связи интраоперационного применения метода хирургической бригадой, демонстрирует удобство применения технологии дополненной реальности для улучшения отображения и навигации.

Заключение. Дополненная реальность доказала свою эффективность, надежность и перспективность в качестве инструмента для применения в гепатопанкреатобилиарной хирургии. Однако для полной реализации ее потенциала требуются дальнейшие технологические усовершенствования. Повышение производительности систем дополненной реальности, включая их точность, стабильность и адаптивность к различным клиническим сценариям, позволит сделать их более надежными и универсальными при выполнении широкого спектра хирургических вмешательств.

1. Cleary K., Peters T.M. Image-guided interventions: technology review and clinical applications. Annu Rev. Biomed. Eng. 2010; 12: 119–142. https://doi.org/10.1146/annurev-bioeng-070909-105249

2. Mezger U., Jendrewski C., Bartels M. Navigation in surgery. Langenbecks Arch. Surg. 2013; 398 (4): 501–514. https://doi.org/10.1007/s00423-013-1059-4

3. Azuma R.T. A Survey of augmented reality. Presence: Teleoperators and Virtual Environments. 1997; 6 (4): 355–385. https://doi.org/10.1162/pres.1997.6.4.355

4. Sielhorst T., Feuerstein M., Navab N. Advanced medical displays: a literature review of augmented reality. J. Display Technol. 2008; 4 (4): 451–467. https://doi.org/10.1109/jdt.2008.2001575

5. Kalkofen D., Mendez E., Schmalstieg D. Comprehensible visualization for augmented reality. IEEE Trans. Vis. Comp. Graph. 2009; 15 (2): 193–204. https://doi.org/10.1109/tvcg.2008.96

6. Marescaux J., Clément J.M., Tassetti V., Koehl C., Cotin S., Russier Y., Mutter D., Delingette H., Ayache N. Virtual reality applied to hepatic surgery simulation: the next revolution. Ann. Surg. 1998; 228 (5): 627–634. https://doi.org/10.1097/00000658-199811000-00001

7. Wang J., Suenaga H., Liao H., Hoshi K., Yang L., Kobayashi E., Sakuma I. Real-time computer-generated integral imaging and 3D image calibration for augmented reality surgical navigation. Comp. Med. Imag. Graph. 2015; 40 (40): 147–159. https://doi.org/10.1016/j.compmedimag.2014.11.003

8. Tagaytayan R., Kelemen A., Sik-Lanyi C. Augmented reality in neurosurgery. Arch. Med. Sci. 2018; 14 (3): 572–578. https://doi.org/10.5114/aoms.2016.58690

9. Shirai R., Xiaoshuai C., Sase K., Komizunai Sh., Tsujita T., Konno A. AR brain-shift display for computer-assisted neurosurgery. 58th Annual Conference of the Society of Instrument and Control Engineers of Japan (SICE). 2019: 1113–1118. https://doi.org/10.23919/sice.2019.8859884

10. Zhang X., Fan Z., Wang J., Liao H. 3D Augmented reality based orthopaedic interventions. Comp. Radiol. Orthopaedic Intervent. 2016: 71–90. https://doi.org/10.1007/978-3-319-23482-3_4

11. Bernhardt S., Nicolau S.A., Soler L., Doignon C. The status of augmented reality in laparoscopic surgery as of 2016. Med. Image Anal. 2017; 37: 66–90. https://doi.org/10.1016/j.media.2017.01.007

12. Tang R., Ma L.F., Rong Z.X., Li M.D., Zeng J.P., Wang X.D., Liao H.E., Dong J.H. Augmented reality technology for preoperative planning and intraoperative navigation during hepatobiliary surgery: a review of current methods. Hepatobiliary Pancreat. Dis. Int. 2018; 17 (2): 101–112. https://doi.org/10.1016/j.hbpd.2018.02.002

13. Zhang F., Zhang S., Zhong K., Yu L., Sun L.N. Design of navigation system for liver surgery guided by augmented reality. IEEE Access. 2020; 8: 126687–126699. https://doi.org/10.1109/access.2020.3008690

14. Gavriilidis P., Edwin B., Pelanis E., Hidalgo E., de'Angelis N., Memeo R., Aldrighetti L., Sutcliffe R.P. Navigated liver surgery: state of the art and future perspectives. Hepatobiliary Pancreat. Dis. Int. 2021; 21 (3): 226–233. https://doi.org/10.1016/j.hbpd.2021.09.002

15. Dai J., Qi W., Qiu Z., Li C. The application and prospection of augmented reality in hepato-pancreato-biliary surgery. BioSci. Trends. 2023; 17 (3): 193–202. https://doi.org/10.5582/bst.2023.01086

16. Ma C., Chen G., Zhang X., Ning G., Liao H. Moving-tolerant augmented reality surgical navigation system using autostereoscopic three-dimensional image overlay. IEEE J. Biomed. Health Inform. 2019; 23 (6): 2483–2493. https://doi.org/10.1109/jbhi.2018.2885378

17. Marescaux J., Clément J.M., Tassetti V., Koehl C., Cotin S., Russier Y., Mutter D., Delingette H., Ayache N. Virtual reality applied to hepatic surgery simulation: the next revolution. Ann. Surg. 1998; 228 (5): 627–634. https://doi.org/10.1097/00000658-199811000-00001

18. Krummel T.M. Surgical simulation and virtual reality: the coming revolution. Ann. Surg. 1998; 228 (5): 635–637. https://doi.org/10.1097/00000658-199811000-00002

19. Liao H., Hata N., Nakajima S., Iwahara M., Sakuma I., Dohi T. Surgical navigation by autostereoscopic image overlay of integral videography. IEEE Trans. Inf. Technol. Biomed. 2004; 8 (2): 114–121. https://doi.org/10.1109/titb.2004.826734

20. Stüdeli T., Kalkofen D., Risholm P., Ali W., Freudenthal A., Samset E. Visualization tool for improved accuracy in needle placement during percutaneous radio-frequency ablation of liver tumors. Medical Imaging 2008: Visualization, ImageGuided Procedures, and Modeling. 2008; 6918: 116–127. https://doi.org/10.1117/12.769399

21. Sugimoto M., Yasuda H., Koda K., Suzuki M., Yamazaki M., Tezuka T., Kosugi C., Higuchi R., Watayo Y., Yagawa Y., Uemura S., Tsuchiya H., Azuma T. Image overlay navigation by markerless surface registration in gastrointestinal, hepatobiliary and pancreatic surgery. J. Hepatobiliary Pancreat. Sci. 2010; 17 (5): 629–636. https://doi.org/10.1007/s00534-009-0199-y

22. Панченков Д.Н., Абдулкеримов З.А., Семенякин И.В., Габдул лин А.Ф., Григорьева Е.В., Климов Д.Д., Прохоренко Л.С., Грицаенко А.И., Лискевич Р.В., Тупикин К.А. Первый опыт применения технологии дополненной реальности при лапароскопических операциях на печени и поджелудочной железе. Анналы хирургической гепатологии. 2023; 28 (1): 62–70. https://doi.org/10.16931/1995-5464.2023-1-62-70.

23. Бредер В.В., Базин И.С., Балахнин П.В., Виршке Э.Р., Косырев В.Ю., Ледин Е.В., Медведева Б.М., Моисеенко Ф.В., Мороз Е.А., Петкау В.В., Покатаев И.А. Злокачественные опухоли печени и желчевыводящей системы. Практические рекомендации RUSSCO, часть 1. Злокачественные опухоли. 2023; 13 (3s2–1): 494–538. https://doi.org/10.18027/2224-5057-2023-13-3s2-1-494-538.

24. Ducreux M., Abou-Alfa G.K., Bekaii-Saab T., Berlin J., Cervantes A., de Baere T., Eng C., Galle P., Gill S., Gruenberger T., Haustermans K., Lamarca A., Laurent-Puig P., Llovet J.M., Lordick F., Macarulla T., Mukherji D., Muro K., Obermannova R., O'Connor J.M., O'Reilly E.M., Osterlund P., Philip P., Prager G., Ruiz-Garcia E., Sangro B., Seufferlein T., Tabernero J., Verslype C., Wasan H., Van Cutsem E. The management of hepatocellular carcinoma. Current expert opinion and recommendations derived from the 24th ESMO/ World Congress on Gastrointestinal Cancer, Barcelona, 2022. ESMO Open. 2023; 8 (3): 101567–101567. https://doi.org/10.1016/j.esmoop.2023.101567

25. Yoshino T., Cervantes A., Bando H., Martinelli E., Oki E., Xu R.H., Mulansari N.A., Govind Babu K., Lee M.A., Tan C.K., Cornelio G., Chong D.Q., Chen L.T., Tanasanvimon S., Prasongsook N., Yeh K.H., Chua C., Sacdalan M.D., Sow Jenson W.J., Kim S.T., Chacko R.T., Syaiful R.A., Zhang S.Z., Curigliano G., Mishima S., Nakamura Y., Ebi H., Sunakawa Y., Takahashi M., Baba E., Peters S., Ishioka C., Pentheroudakis G. Pan-Asian adapted ESMO Clinical Practice Guidelines for the diagnosis, treatment and follow-up of patients with metastatic colorectal cancer. ESMO Open. 2023; 8 (3): 101558–101558. https://doi.org/10.1016/j.esmoop.2023.101558

26. Chen F., Cui X., Liu J., Han B., Zhang X., Zhang D., Liao H. Tissue structure updating for in situ augmented reality navigation using calibrated ultrasound and two-level surface warping. IEEE Trans. Biomed. Eng. 2020; 67 (11): 3211–3222. https://doi.org/10.1109/tbme.2020.2979535

27. Dixon B.J., Daly M.J., Chan H., Vescan A.D., Witterick I.J., Irish J.C. Surgeons blinded by enhanced navigation: the effect of augmented reality on attention. Surg. Endosc. 2012; 27 (2): 454–461. https://doi.org/10.1007/s00464-012-2457-3.