Тепловизоры помогают снизить инвазивность при операциях по установке кохлеарных имплантов
Кохлеарный имплант - это медицинское устройство, выполняющее работу внутреннего уха, передаёт звуковые сигналы к мозгу. В отличии от слуховых аппаратов, которые просто усиливают громкость звуков, имплант полностью заменяет работу повреждённого внутреннего уха человека.
Кохлеарные импланты
Снижение слуха – это то, что обычно мы приписываем пожилым людям. Однако и многие новорожденные сталкиваются с проблемами со слухом или рождаются глухими. Во многих подобных случаях обычный слуховой аппарат не помогает, и слабослышащие, чтобы вести полноценную жизнь, вынуждены прибегать к так называемым кохлеарным имплантам. Эти импланты необходимо внедрять в улитку уха путем сложного и крайне инвазионного (болезненного) хирургического вмешательства. Тепловизоры помогают сделать этот процесс менее инвазионным и более безопасным для пациента.
Кохлеарные импланты – замечательное достижение современной медицины, они уже помогли многим пациентам, у которых полная глухота или существенная потеря слуха. Имплант хирургическим образом помещается под кожу за ухом. Однако для этой технологии требуются высококвалифицированные хирурги, и она сопряжена с рисками. Процедура имплантирования может привести к повреждению лицевого нерва, менингиту, шуму в ушах, инфекциям, утечке спинномозговой жидкости и многим другим отрицательным последствиям.
Видео: принцип работы кохлеарного импланта
Менее инвазионное хирургическое вмешательство
Исследователи стараются сделать хирургическое вмешательство по внедрению кохлеарных имплантов менее инвазионным. Благодаря совместным усилиям швейцарского Центра разработок медицинской техники ARTORG и Института хирургических технологий и биомеханики Бернского университета, а также клиники Бернского университета, исследователи работают над созданием хирургической роботизированной системы, которая может под визуальным контролем просверлить небольшое туннельное отверстие в черепе за ухом для вставки через него кохлеарного импланта.
Кохлеарные импланты – замечательное достижение современной медицины, они уже помогли многим пациентам, которые страдают полной глухотой или существенной потерей слуха. Потеря слуха часто возникает из за того, что волосковые клетки внутреннего уха (улитки) повреждены. Кохлеарный имплант напрямую передаёт звук на слуховой нерв и позволяет вам слышать.
Новая процедура значительно менее болезненна по сравнению с обычными методиками и обеспечивает быстрое выздоровление и минимальный срок пребывания в стационаре. Перед операцией выполняется компьютерная томография головы, тщательное компьютерное планирование траектории сверления и полуавтоматическая сегментация важных анатомических особенностей. Что касается самой операции, то полученную информацию затем требуется синхронизировать с пациентом. Хирургическому роботу необходимо при сверлении углубиться приблизительно на 25 мм. Благодаря новаторским процессам и сложной концепции защиты отклонение от запланированной конечной точки может составлять менее 0,2 мм, что существенно снижает риск повреждения лицевого нерва.
Наблюдение за температурой сверления
«Во время сверления существует еще один риск, который мы должны учитывать», – говорит Арне Фельдман, ученый-биомеханик и аспирант Бернского университета. «Также существует опасность дегенерации лицевого нерва исключительно из-за температуры сверления, поскольку траектория движения при сверлении обычно проходит в пределах 0,5 мм от нерва. Поэтому очень важно поддерживать температуру сверления ниже критического порога».
Во время сверления костных образцов повышение температуры можно отслеживать непрерывно на любой глубине сверления и с разными сверлами, а параметры обработки изучать и впоследствии оптимизировать.
Оптимизация этого процесса сверления была объектом подробного предварительного исследования, проведенного в Бернском университете. Была сконструирована специальная испытательная установка для измерения повышения температуры в черепе в результате сверления. Весь процесс, в котором применялись коровьи кости, подробно фиксировался при помощи тепловизора, а для измерения сил и крутящих моментов при сверлении использовался динамометрический датчик. Исследователи сделали свой выбор в пользу научной длинноволновой инфракрасной камеры с макросъемочным объективом 50 мкм.
Доступное исследование и научное тепловидение
«Нам было очень важно получить подробное тепловизионное изображение костной структуры, так как мы хотели точно знать, что происходит в процессе сверления относительно температуры на разной глубине сверления», – говорит Арне Фельдман. «Интересующая нас область - приблизительно всего 10 мм в ширину и 30 мм в длину. Мы смогли тщательно изучить это крошечное окошко посредством тепловизора. Что касается камеры, которая может такое сделать, A655sc, обеспечила нас высококачественным изображением».
Благодаря неохлаждаемой матрице, высокому разрешению и всем самым современным функциям, которые ученые и исследователи, которые привыкли ожидать от компании FLIR, A655sc выводит научно-исследовательское тепловидение и измерения на совершенно новый уровень. Прибор, в сочетании со специальным тепловизионным аналитическим ПО компании FLIR, представляет собой для исследователей мощный набор инструментов, позволяющий им быстро достигать хороших результатов.
«Испытательная установка не принесла бы успеха без ПО для анализа тепловых изображений ResarchIR от компании FLIR,» – продолжает Арне Фельдман. «Мы использовали ResearchIR для записи тепловизионного видео и тщательного анализа результатов, включая распределение максимальных температур и отслеживание ряда критических моментов».
Оптимизация процесса сверления
Результаты, полученные в ходе экспериментов при помощи тепловизора, позволили нам выработать оптимизированный процесс сверления. Благодаря новому, минимально инвазионному и роботизированному подходу в будущем возможны более безопасные, щадящие и менее инвазионные хирургические вмешательства по установке кохлеарных имплантов.
Исследователи из Бернского университета работают над созданием хирургического робота, который может точно просверлить небольшое отверстие в черепе за ухом для внедрения кохлеарного импланта.
Была создана испытательная установка «трех степеней свободы» (для поступательного перемещения по трем направлениям, без вращения), предназначенная для сверления кости, интегрированная с тепловизором, чтобы измерять повышение температуры в черепе в результате сверления.
Тепловые изображения, полученные на испытательной установке, позволили исследователям сравнить стандартные сверла с новаторскими хирургическими сверлами новой формы. Запатентованное сверло нового образца наглядно продемонстрировало существенное понижение температуры в процессе сверления. Тепловизор использовался также для сравнения температурного воздействия при различных методиках охлаждения и промывания. Более того, исследователи обнаружили более низкие температуры при пошаговой, интервальной процедуре сверления по сравнению с непрерывным сверлением.
