Май 2013: в кабинете для бронхоскопии в больнице Св. Больница Олафа в Тронхейме, команда врачей и инженеров ведет глубокую дискуссию с исследователем. Следующий пациент в настоящее время находится в центре внимания своих усилий по разработке технологии, спасающей жизнь.
У него опухоль в левом легком, и главная задача — выяснить, доброкачественная она или злокачественная, точно и быстро, с небольшими затратами для пациента.
3D-навигация
Пока пациент готовится к бронхоскопии с местным анестетиком, врачи обсуждают набор компьютерных томографов, которые были сделаны ранее. Теперь они будут связаны с совершенно новым диагностическим инструментом, который позволит медицинской бригаде определять местонахождение опухоли с гораздо большей точностью, чем раньше.
Новый метод может увеличить возможность более точной и быстрой диагностики и, таким образом, предложить пациенту соответствующее лечение как можно раньше.
"Легкие — чрезвычайно сложные органы. Мы можем сравнить бронхи с деревом, которое бесчисленное количество раз делится на ветви.
Сначала трахея делится на две части в самой верхней части грудной клетки, затем два главных бронха продолжают делиться дихотомически — не менее 23 раз с каждой стороны », — объясняет Хакон Олав Лейра, врач, недавно получивший докторскую степень. бронхоскопия под визуальным контролем.
Эта сложность делает практически невозможным найти легкий путь через дыхательные пути к месту, где медики хотят взять образцы. Сегодня процент успеха составляет от 5 до 30 процентов в тех случаях, когда врачи не видят опухоль, бронхоскопически невидимые опухоли. Тем не менее, им нужно попасть в бронхи и взять биопсию.
Но теперь навигационная система, разработанная исследователями, инженерами и пульмонологами SINTEF в больнице Св. Госпиталь Олафа предоставляет последнему трехмерные изображения пути в легкие и дыхательные пути пациента, по которому будет проводиться обследование. Если все пойдет по плану, вскоре они смогут локализовать опухоль в пределах нескольких миллиметров с помощью ученого-исследователя Эрленда Фагертуна Хофстада, инженера, который совместно пилотирует навигацию на экране компьютера.
Камера, карта и компас
Инструмент, который ученые собираются протестировать, известен как бронхоскоп, гибкая трубка толщиной с карандаш, которая вводится по дыхательным путям в бронхи.
Он оснащен камерой и маленькими щипцами, которые позволяют брать образцы тканей. Однако особенность этого бронхоскопа заключается в том, что он также оснащен датчиком положения на наконечнике инструмента, что означает, что врачи всегда могут определить расположение наконечника бронхоскопа в тканях и бронхах. В то же время экран показывает им предварительно записанное трехмерное изображение всего «легкого», так что они всегда точно знают, где они находятся.
«Задача состоит в том, чтобы заставить систему понять, что снимки, которые бронхоскоп делает внутри пациента, и снимки компьютерной томографии, сделанные ранее, относятся к одному и тому же.
Два набора изображений должны соответствовать друг другу, как рука в перчатке, чтобы дать нам требуемую точность. И это нужно делать быстро. Поскольку пациент находится под местной анестезией, но все еще бодрствует, у нас есть только определенное количество времени, чтобы выполнить эту задачу », — говорит Эрленд Хофстад.
Одна из вещей, которая делает эту задачу сложной, — это тот факт, что легкие постоянно проходят дыхательный цикл; движения, вызванные вдохом и выдохом пациента, а также движения самого бронхоскопа, означают, что ткань меняет форму и положение во время исследования.
Это означает, что оборудование должно не только делать снимки в процессе, но и соотносить их с уже сделанными изображениями CAT. Карта и местность должны постоянно совпадать.
Шарить в темноте
В смотровой комнате поднимается температура. Пациент кашляет, и изображения на мониторе показывают, что у него началось глубокое кровотечение в трахее.
«Пациентов, принимающих антикоагулянты, бывает трудно обследовать, потому что у них легче кровотечение, чем у других пациентов», — объясняет Хакон Олав Лейра, добавляя, что это демонстрирует еще одну проблему, с которой часто сталкивается медицинская бригада; изображения бронхоскопа размыты, потому что кровь закрывает линзы камеры.
«В таких ситуациях огромным преимуществом является то, что мы можем маневрировать в соответствии с тем, что нам говорят датчик положения и трехмерная карта, которую мы разработали в сотрудничестве с исследователем SINTEF.
В противном случае мы бы просто шарили в темноте."
Затем кровотечение останавливается само по себе. И снова все под контролем, и бронхоскоп вскоре находит путь через бронхи пациента, опираясь на твердую руку и изображения на экране. Скоро будет время взять образцы невидимой опухоли размером 3 см, скрытой в левом легком пациента.
Алгоритм
Оборудование, которое показывает путь во внутренние органы пациента, также включает в себя набор передовых математических моделей, которые были разработаны инженерами Департамента медицинских технологий SINTEF. На практике система GPS работает таким образом, что компьютерная томография сначала адаптируется к пациенту с помощью процедуры регистрации, в которой компьютеру сообщается, что изображения компьютерной томографии внутренних органов должны совпадать с изображениями реального физического пациента.
Затем датчик положения регистрирует движения и положение датчика, который находится на кончике бронхоскопа.
Затем система может показать, где расположен бронхоскоп на изображениях компьютерной томографии. Датчик меньше 1 мм в диаметре, а слабое магнитное поле, охватывающее пациента, регистрирует местоположение датчика в трех измерениях в реальном времени. Его направление и положение внутри пациента отображаются на экране, поэтому врач всегда знает, где находится оборудование.
Успешный тест
Спустя хороший час команда завершила бронхоскопию с разными образцами. С четвертой попытки биоинженеру удалось получить необходимые образцы. Руководитель группы доволен усилиями медиков и ученых:
«Это была хорошая работа, хорошо сделанная», — говорит он группе за контрольным оборудованием, прежде чем поблагодарить пациента за его вклад.
Бронхоскопия — безболезненная, но не совсем приятная процедура. Желание пациентов важно, если ученые хотят реализовать свои идеи, и после его усилий пациенту нужен отдых.