KOMPJUTORIZIRANA-3D-NAVIGACIJSKA KIRURGIJA:
KIRURGIJA 21. STOLJEĆA U POLIKLINICI KLAPAN MEDICAL GROUP
Kirurgija paranazalnih sinusa, kao i rinologija općenito su u prethodnom razdoblju doživjele značajan razvoj. Tome su pridonjeli različiti čimbenici, kao npr. bolje poznavanje anatomije, te uzroka i razvoja bolesti u području paranazalnih sinusa i područja baze lubanje. Osim toga, tehnike snimanja (MR, MSCT) su također doživjele značajne promjene, te su one sada sve preciznije, a upotrebom računalnih sustava moguće je veoma vjerno prikazati komplicirane rekonstrukcije i trodimenzionalne prikaze komplicirane anatomije i patoloških promjena u svim regijama, npr. ljudske glave. Zbog ovih činjenica se danas sa većom sigurnošću mogu kirurški odstraniti i promjene koje se nalaze u neposrednoj blizini vitalnih organa i tkiva, uz veću sigurnost samog kirurga da neće doći do njihove ozljede tijekom zahvata, što bi moglo imati teške posljedice za bolesnika, pa čak i smrtni ishod tijekom i nakon zahvata.
Usporedno sa ostalim vrstama kirurških zahvata, značajno se razvila tzv. funkcijska endoskopska kirurgija sinusa (engl. FESS; functional endoscopic sinus surgery). Riječ je o tehnici, kojom se upotrebom posebno konstruiranih optičkih instrumenata, dakle bez vanjskih rezova, može operirati najveći dio patologije sinusa, u zadnje vrijeme i onih «dubljih» anatomskih prostora sinusa koje su u tijesnom odnosu sa lubanjskom osnovicom, te je zbog toga iskazana velika potreba što veće preciznosti rada u tom području. Za izvođenje kvalitetne i sigurne funkcijske endoskopske kirurgije sinusa kod odstranjivanja patoloških promjena tkiva, ključna je dobra prijeoperacijska priprema i dijagnostika, čemu je uvelike pridonio razvoj radioloških tehnika snimanja, prije svega kompjuterizirane tomografije (MSCT) i magnetske rezonance (MR). Dakako prije toga je bitno učiniti dobar otorinolaringološki pregled uz, u današnje vrijeme, obaveznu fleksibilnu fiberskopiju nosa i ždrijela, dakle pregled tankim savitljivim optičkim instrumentom koji daje uvid u čitavu nosnu šupljinu, a ne samo u prednji dio nosa vidljiv uobičajenim pregledom. Kod procesa smještenih u dubljim regijama i onih koji se nalaze u neposrednom odnosu sa područjem baze lubanje, u novije se vrijeme koristi metoda neuronavigacije. Ta se metoda već duže vremena uspješno koristi u neurokirurgiji i otorinolaringologiji, kod kirurških zahvata na mozgu i na samoj bazi lubanje, gdje je potreba izrazita preciznost i maksimalna moguća pošteda okolnog zdravog tkiva.
Kod kompjutorizirane-3D-navigacijske kirurgije (3D-CAS) se koriste tzv. pravila stereotaksije, gdje se glava bolesnikasmatra geometrijskim tijelom koje se može podijeliti u tri međusobno okomite ravnine koje čine koordinatni sustav, a svaka točka unutar nje se može iskazati kao udaljenost od svake od tih ravnina. Time je moguće točno locirati kirurgov instrument u odnosu na tkiva. Preduvjet za takvu vrstu operacije je precizno prijeoperacijsko snimanje glave uz pomoć tzv. tankoslojne kompjuterizirane tomografije (CT; ostvarivi slojni presjeci glave svakih 0,5 mm), također u tri ravnine i računalnom konstrukcijom stvarnih 3D-modela glave bolesnika uz pomoć naprednih računala. Za takvo snimanje postoje posebna pravila, koja definiraju poseban položaj pacijenta tijekom snimanja, veličinu voxela i matrixa, debljinu sloja, točno definirano koji se dio glave mora prikazati, presjeci ne smiju biti komprimirani, podaci pohranjeni u DICOM standardu, u jedbnom polju, prikazani u "koštanom prozoru", itd., što znači da se cjelokupno snimanje izvodi na drugačiji način nego standardno snimanje (u što radiolog mora biti cjelovito upućen).
Za vrijeme same operacije se takav 3D-model prikazuje kirurgu na operacijskom monitoru u kirurškoj sali (poželjno na visećoj "ruci" sa stropa operacijske sale), uz točan prikaz položaja patološkog procesa kojeg treba odstraniti, kao i trenutnogpoložaja njegovog kirurškog instrumenta u odnosu na taj proces, kao i na ostale anatomske strukture. Ovakompjutorizirani navigacijski sustav pomaže kirurgu u orjentaciji tijekom samog zahvata, kao i u planiranju pristupa tkivu kojeg treba cjelovito odstaniti. Definiraju se izuzetno precizno okolne zdrave strukture tkiva (kosti, hrskavica, sluznica i sl.) koje se mora svakako poštediti. Ovakav način operacije omogućava odstranjivanje i onih patoloških promjena koje prije nije bilo moguće odstraniti bez opsežnih rezova ili sa visokomstopom komplikacija, a pogotovo ne endoskopskim putem uporabom optike, kroz nosnice, bez korištenja vanjskih rezova kože. To se prije svega odnosi na bolesnike kod kojih je normalna anatomija nosa i sinusa promijenjena prethodnim kirurškim zahvatom, kod sinonazalne polipoze koja zahvaća sve paranazalne sinuse, dobroćudnih i zloćudnih tumora ili stanja nakon traume glave gdje postojiprijelom baze lubanje i curenje moždanoglikvora. Prednosti ovakvog načina operiranja kod navedenih slučajeva su nedvojbene. Tome valja pridodati i kraće vrijeme samog zahvata, što je za bolesnika sigurnije. Nedostatak ove tehnike je što nije primjenjiva u svim centrima, gdje ne postoje tehnički uvjeti za to, nego samo u većim specijaliziranim ustanovama.
Jedna od najvažnijih karakteristika ovog modernog oblika 3D-kompjutorizirane kirurgije jest da tijekomizvođenja operacije, računalo s prikazom operacijskog polja omogućuje kirurgu povezivanje kirurškoginstrumentarija na tzv. prostorne digitalizatore koji su povezani na samo računalo (slika 1).
Slika 1. Prikaz operacijske sale Poliklinike Klapan Medical Group i primjene sustava za-3D-kompjutoriziranunavigacijsku kirurgiju sa virtualnom endoskopijom glave bolesnika za vrijeme cijele operacije
Nakon obavljene operacije kirurg uspoređuje snimke i modele operacijskog polja prije i poslije operacije, tepromatra video zapise samog zahvata. Moguće je, pomoću zapisa tijekom operacijskog zahvata, izraditianimirane prikaze izvedene stvarne operacije, kao što se duže vrijeme svakodnevno redovito provodi uPoliklinici Klapan Medical Group u Zagrebu. Pomoću računalnih zapisa obilježenih koordinatnih pomaka3D-digitalizatora za vrijeme operacije moguće je izraditi animirani prikaz tijeka obavljene operacije u oblikuputovanja, tj. prodora u operacijsko polje (tzv. "fly through") stvarnog bolesnika(www.mef.hr/MODERNRHINOLOGY), što se, osim u otorinolaringologiji provodi i u drugim medicinskimpodručjima u svijetu. Štoviše, virtualna kirurgija pruža uz edukacijske i mogućnosti preoperativnogplaniranja u kirurgiji nosa i paranazalnih sinusa, te postaje veoma važan dio u kirurškomplaniranju svakepojednačne operacije.
Zaključno, mogućnosti primjerene prijeoperacijske, neinvazivne vizualizacije prostornih odnosaanatomskih i patoloških struktura, uključujući i one izuzetno osjetljive, veličina i opseg patološkog procesate precizno predviđanje tijeka kirurškog zahvata, omogućuje kirurgu u bilo kojem 3D-CAS ili Tele-CASpostupku značajne prednosti u prijeoperacijskojprocjeni stanja bolesnika, kao i smanjenje rizikaintraoperacijskih komplikacija, uporabom virtualne kirurgije ili dijagnostike. Uporabom 3D modela kirurškogpolja, orijentacija kirurga u operacijskom polju značajno je olakšana. Svi se postupci izvode s izuzetnomsigurnošću i pouzdanošću.
Prva operacija ovim modernim kirurškim pristupom i obradom pacijenta, provedena je uspješno u hrvatskoj medicini dne. 03. lipnja 1994. godine, koja je ujedno bila i jedna od prvih operacija ovog tipa u svijetu, korištenjem Immersion 3DX "robotske ruke". Tada jeprvi put na ovaj način prof.dr. I. Klapan na ORL Klinici na zagrebačkoj Šalati operirao 12 godišnje dijete, koje je imalo prostrel glave puščanim projektilom, sa izraženom trenutnom sljepoćom na ozljeđeno oko, kao i zastoj samog projektila pri bazi lubanje (prethodno hospitalizirano na Klinici za očne bolesti KBC Zagreb). Operacija je trajala nevjerojatnih 10-tak minuta. Danas ovu istovjetnu najmoderniju kirurgiju glave profesor svakodnevno primjenjuje u zagrebačkoj Poliklinici Klapan Medical Group (www.poliklinika-klapan.com), gdje se uz već navedenu 3D-kompjutoriziranu navigacijsku kirurgiju nosa i sinusa koriste u dijagnostici i 3D-volumno renderirani modeli glave, modeli glave za izradu implantata po mjeri ("customized medical implants"), itd. itd. U Poliklinici Klapan Medical Group uspješno su provedene obrade i operacije nosa i paranazalnih sinusa uprimjenom 3D-kompjutoriziranog-(CAS)-navigacijskog sustava (slika 2.).
Slika.2. Uspješna interaktivna primjena 3D-kompjutorizirane navigacijske kirurgije sa virtualnomendoskopijom i 2D-MSCT-"tekućim" prikazom glave, kod pacijenta sa slomljenim nosom i masivnomsinonazalnom polipozom u svim paranazalnim sinusima
LITERATURA: (označena imena autora-suradnih eksperata Poliklinike Klapan Medical Group)
1.Klapan I. Computer assisted surgery and Tele-3D-computer assisted surgery in otorhinolaryngology. Otolaryngol Head Neck Surgery, 2005, 133(2):42-43.
2.Klapan I, Šimičić Lj, Rišavi R, Pasarić K, Sruk V, Schwarz D, Barišić J. Real-time transfer of live video image in parallel with volume 3D-models of the surgical field in tele-3D-computer assisted surgery: two different approaches //Telemedicine / (ur. Klapan I, Čikeš I), ISBN 978-953-95168-0-0: Telemedicine Association Zagreb, 2005.
3.Klapan I, Vranješ Ž, Rišavi R, Šimičić Lj. Computer-assisted surgery and telesurgery in otorhinolaryngology //Telemedicine / (ur. Klapan I, Čikeš I), ISBN 978-953-95168-0-0: Telemedicine Association Zagreb, 2005.
4.Klapan I, Šimičić Lj, Rišavi R, Bešenski N, Pasarić K, Gortan D, Pavić D, Vranješ Ž. Tele-3D-computer assisted functional endoscopic sinus surgery: a new dimension in the surgery of the nose and paranasal sinuses //Telemedicine / (ur. Klapan I, Čikeš I), ISBN 978-953-95168-0-0: Telemedicien Association Zagreb, 2005.
5.Raos P, Klapan I. Direct manufacturing of customized medical implants //Telemedicine / (ur. Klapan I, Čikeš I), ISBN 978-953-95168-0-0: Telemedicien Association Zagreb, 2005.
6.Klapan I, Vranješ Ž, Rišavi R, Šimičić Lj, Prgomet D, Glušac B. Computer assisted surgery and computer-assisted telesurgery in otorhinolaryngology. Ear Nose Throat J, 2006, 85(5):318-321.
7.Klapan I, Kovač M, Lončarić S, Šimičić Lj, Raos P. Virtual reality and tele-3D-computer assisted surgery in otorhinolaryngology. Telemedicine-e-Health. 12(2):46, 2006.
8.Klapan I, Šimičić Lj, Lončarić S. Advanced 3D Computer Assisted Technologies in Improving Patient Telecare. Knjiga, NATO Advanced Research Workshop "Novel Approaches to the Diagnosis and Treatment of Posttraumatic Stress Disorder" (ed. Michael J. Roy), supported by NATO Programme for Security through Science), Dubrovnik 2005. NATO Security through Science Series, E: Human and Societal Dinamics, Vol 6, IOS PRESS 2006.
9.Klapan I. Advanced Technology: Research, Application and Integration of 3D Structural Information With Multimedia Contents For Tele-Virtual Dg./Therapy: Possible Use in the NATO Environment. Book, NATO Advanced Resrarch Workshop "Remote Cardiology Consultations Using Advanced Medical Technology– Applications For NATO Operations", (ed. Klapan Ivica, Poropatich Ronald), Zagreb, NATO Science Series, ISSN: 1566-7693, ISBN 1-58603-657-2,Amsterdam*Berlin*Oxford*Tokyo*Washington, DC, 2006
10. Kovač M, Klapan I. ICT in Telemedicine/Telecardiology System on Croatian Islands: The Potential Utility of This Technology on a Regional Basis in the South-Eastern Europe. Knjiga, NATO Advanced Resrarch Workshop "Remote Cardiology Consultations Using Advanced Medical Technology– Applications For NATO Operations", (ed. Klapan Ivica, Poropatich Ronald), Zagreb, NATO Science Series, ISSN: 1566-7693,ISBN 1-58603-657-2, Amsterdam* Berlin* Oxford* Tokyo* Washington, DC, 2006
11. Pavelin A, Klapan I, Kovač M, Katić M, Stevanović R, Rakić M. A Functional Telemedicine Environment inthe Framework of the Croatian Healthcare Information System. Knjiga, NATO Advanced Resrarch Workshop "Remote Cardiology Consultations Using Advanced Medical Technology– Applications For NATO Operations", (ed. Klapan Ivica, Poropatich Ronald),Zagreb, NATO Science Series, ISSN: 1566-7693, Amsterdam*Berlin*Oxford*Tokyo*Washington, DC, 2006
12. Klapan I, Vranješ Ž, Prgomet D, Lukinović J. Application of advanced virtual reality and 3D CAS and Tele-3D-Computer assisted surgery. Acta Informat Medic, 2007, 15(4):231-236.
13. Knezović J, Kovač M, Klapan I, Mlinarić H, Vranješ Ž, Lukinović J, Rakić M. Application of novel lossless compression of medical images using prediction and contextual error modeling Coll Antropol,2007, 31 (4):315-319.
14. Klapan I, Vranješ Ž, Prgomet D, Lukinović J. Application of advanced virtual reality and 3D computer assisted technologies in tele-3D-computer assisted surgery in rhinology. Coll Antropol, 2008, 32(1):217-219.
15. Belina S, Ćuk V, Klapan I, Vranješ Ž, Lukinović J. Our experience with virtual endoscopy of paranasal sinuses. Coll Antropol, 2008, 32(3):887-892.
16. Klapan I. Funkcijska endoskopska kirurgija sinusa. Knjiga "Otorinolaringologija i kirurgija glave ivrata" (ur. Katić V i sur.), Naklada Ljevak, ISBN 978-953-303-133-0, Zagreb, 2009.
17. Klapan I 3D-računalna funkcijska endoskopska kirurgija sinusa. .Knjiga"Otorinolaringologija i kirurgija glave i vrata" (ur. Katić V i sur.), Naklada Ljevak, ISBN 978-953-303-133-0, Zagreb, 2009.
18. Belina S, Ćuk V, Klapan I, Vranješ Ž, Lukinović J. Virtual endoscopy and 3D volume rendering in the management of frontal sinus fractures. Coll Antropol, 2009, 33(2):115-119.
19. Klapan Ivica et al. Application of Advanced Virtual Reality and 3D Computer Assisted Technologies in Computer Assisted Surgery and Tele-3D-computer Assisted Surgery in Rhinology , Book "Virtual Reality" (ed. J.J. Kim) pgs 291-325, ISBN 978-953-307-518-1, Intech (published by), 2011. (The permanent web address of our chapter can be reached by clicking on the link http://www.intechopen.com/articles/show/title/application-of-advanced-virtual-reality-and-3d-computer-assisted-technologies-in-computer-assisted-s)
