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scheda
I SIMULATORI NEUROCHIRURGICI
Neurotouch
Lo strumento consente di simulare in realtà virtuale e con visione tridimensionale interventi
neurochirurgici effettuati al microscopio, come ad esempio l’asportazione di tumori cerebrali, e in
endoscopia all’interno dei ventricoli cerebrali. Neurotouch è stato progettato per la formazione dei
neurochirurghi, utilizzando lo stesso principio dell’addestramento dei piloti di aerei. Si tratta del
simulatore neurochirurgico più realistico e accurato oggi disponibile.
Caratteristica innovativa del simulatore è la capacità di restituire al chirurgo la
stessa risposta tattile che si avrebbe in un vero intervento: per esempio lo
strumento simula la resistenza che il tessuto cerebrale offre a un’incisione con
micro-bisturi o simula la vibrazione del trapano che intacca la scatola cranica.
Ciò è reso possibile da un software che riproduce le stesse caratteristiche
fisiche e fisiologiche che hanno i tessuti e i fluidi del corpo umano.
Neurotouch è costituito da uno schermo che proietta immagini in grafica
computerizzata che simulano l’intervento, da un visore tridimensionale per il
chirurgo (simile a più diffusi occhiali 3D), due manipoli, cioè piccoli strumenti
di dimensioni e forma simile a penne stilografiche, collegati alla console del
simulatore da due piccoli bracci meccanici che trasmettono la forza
indispensabile per simulare la resistenza tattile.
Il sistema prevede anche esercizi di allenamento caricabili nel simulatore
basati su casi reali di tumori e ha un sistema di misurazione automatico delle
prestazioni del chirurgo in modo da verificare se le sue capacità tecniche
raggiungono il risultato prefissato.
Immersive Touch
Anche Immersive Touch è un simulatore per effettuare in “realtà
virtuale”, prima di realizzarli sul paziente, interventi neurochirurgici o fasi
di queste procedure, che non richiedono l’uso del microscopio. Questa
tecnologia può essere utilizzata sia per la pianificazione degli interventi,
in modo da definire al meglio tempi e vie d’accesso alle aree da trattare,
sia per la formazione dei chirurghi durante il corso di specializzazione.
Il simulatore dispone di una visione tridimensionale di immagini
completamente in grafica digitale, di un sistema di simulazione ad “alta
fedeltà” delle sensazioni tattili che si presentano durante l’intervento al
contatto con le diverse superfici e della possibilità di lavorare su più
sezioni del corpo contemporaneamente, sempre mantenendo attivato il
sistema di feedback tattile.
Gli occhiali utilizzati per la visione 3D segnalano allo strumento
l’orientamento e la posizione della testa del chirurgo in modo che il
simulatore segua questo movimento e offra all’operatore sempre la
migliore prospettiva. Inoltre, può essere utilizzato non solo con i
personal computer ma anche con i tablet.
Partendo da immagini ricavate da TAC e risonanza magnetica, il simulatore genera modelli in visione
3D della parte del corpo umano da operare perfettamente corrispondenti all’anatomia del paziente.
Ciò consente al chirurgo di provare l’intervento come se lo stesse effettivamente realizzando e di
rendersi conto di eventuali particolarità individuali nella forma dell’anatomia, definendo di
conseguenza una procedura personalizzata per il paziente.
Inoltre, riproduce suoni e sensazioni tattili che si otterrebbero durante l’intervento, grazie alla
capacità degli strumenti di opporre una resistenza simile a quella che farebbero le parti del corpo
interessate dall’intervento. Anche l’audio è in 3D in quanto è in grado di rendere la sensazione della
provenienza spaziale di un suono. Nel corso della simulazione dell’intervento inoltre il chirurgo può
sovrapporre grazie alla realtà virtuale all’anatomia del paziente immagini ottenute con fluoroscopia e
ruotare a 360 gradi la ricostruzione del corpo del paziente.
Infine Immersive touch, diversamente da altri strumenti, è l’unico oggi disponibile che simula
interventi chirurgici di diverse specialità (ortopedia, neurochirurgia, oftalmologia etc ) e realizzati con
differenti tecniche (chirurgia aperta, percutanea, laparoscopia, microchirurgia etc).
Surgical theater
Il Surgical theater è un simulatore per interventi neurochirurgici costituito da
due strumenti, uno per la pianificazione degli interventi (il Surgical planner) e
l’altro per la navigazione all’interno di una ricostruzione virtuale dell’anatomia
del paziente (Surgical navigation advanced platform). Quest’ultimo strumento
permette di identificare e valutare prima dell’intervento le particolarità che
l’anatomia di ogni persona presenta, definire la migliore procedura da
seguire e prevedere con buona approssimazione come reagirà alle azioni del
chirurgo. E’ inoltre compatibile con gli strumenti di sala operatoria e quindi
può essere utilizzato durante l’intervento per vedere in realtà virtuale ciò che
è nascosto agli occhi del chirurgo nella realtà fisica.
Sino ad oggi, è già stato utilizzato negli Stati Uniti per pianificare oltre 600
casi, tra tumori e interventi cerebrovascolari. In questi casi si è registrato un
miglioramento dell’esito degli interventi e una riduzione del tempo
operatorio.
Attraverso immagini ricavate da esami TAC e risonanza magnetica, il
simulatore ricostruisce un modello tridimensionale e interattivo del cranio del
3D Surgical planner
paziente. Lo strumento riproduce anche l’utilizzo di tutti gli strumenti
utilizzati dal chirurgo nel corso dell’intervento. Inoltre, rispetto all’anatomia
del paziente ricostruisce non solo le forme ma anche le reazioni dei suoi tessuti alle azioni del
chirurgo, consentendogli di prevedere con buona precisione che cosa succederà durante l’intervento.
Il suo software è stato sviluppato dagli stessi ingegneri che hanno progettato i
simulatori di volo dei piloti americani dei caccia F-16.
Per esempio nel caso del trattamento di un aneurisma il simulatore consente di
osservare da ogni angolazione la clip usata per “pinzarlo” e renderlo inoffensivo,
facendo ruotare di 360 gradi il modello 3D del cranio in tutte le direzioni. Ciò
consente al chirurgo di valutare come la clip interagirà con i tessuti e le strutture
circostanti, ottenendo un risultato impossibile da raggiungere nella realtà
dell’intervento chirurgico. Inoltre, il simulatore prevede, sulla base delle
caratteristiche meccaniche dei tessuti, come reagirà la parete del vaso sanguigno
all’azione della clip.
Surgical navigation
advanced planner
Virtual proteins
Si tratta di un sistema per la visualizzazione dell’anatomia del paziente
in grado di ricostruire completamente e in maniera tridimensionale un
vero e proprio paziente in realtà virtuale, partendo da semplici immagini
TAC o di risonanza magnetica. Il modello così ricostruito può essere
ruotato in tutte le direzioni e analizzato da tutte le angolazioni. Si tratta
dello strumento che attualmente garantisce il maggiore realismo e
livello di dettaglio.
Lo strumento può essere utilizzato in diverse specialità mediche e
chirurgiche. In ambito è impiegato in particolare per il trattamento delle
malformazioni vascolari in quanto ricostruisce l’ “albero” dei vasi
sanguigni in maniera molto precisa e riesce ad evidenziarlo con grande
chiarezza, in modo da distinguerlo con precisione dalle altre strutture
presenti nel cranio. Questa ricostruzione consente al chirurgo di
analizzare con precisione le caratteristiche di una patologia, stabilire
quale sia la terapia più efficace e, in caso di intervento chirurgico,
scegliere la migliore via per raggiungere il vaso malato, riuscendo a
definire in anticipo se ci sono strutture cerebrali importanti da attraversare e se potrebbero essere
danneggiate.
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