Realtà aumentata in chirurgia ortopedica, le novità

Realtà virtuale e realtà aumentata non sono la stessa cosa! Mentre la realtà virtuale si propone di riprodurre il più fedelmente possibile il mondo reale, la realtà aumentata sovrappone al mondo reale nuove informazioni. In chirurgia ortopedica questo si traduce nel fornire dati aggiuntivi per aiutare il chirurgo a mettere a punto la procedura più adatta in sala operatoria. I primi campi in cui la realtà aumentata è stata utilizzata sono la chirurgia maxillo-facciale e la neurochirurgia. Oggi anche la chirurgia ortopedica si sta muovendo a grandi passi in questa direzione e le evidenze cliniche sono sempre più incoraggianti. Approfondiamo insieme.

Che cos’è la realtà aumentata?

Di realtà aumentata avevamo già parlato diffusamente qui. Ci troviamo però in una fase di grande e rapida evoluzione in questo campo e le novità a cui ci troviamo di fronte sono sempre più interessanti. Per quanto mi riguarda, sto seguendo con grande attenzione i progressi di questa tecnologia e ho maturato una certa esperienza grazie all’impegno di alcune grandi aziende che stanno investendo tempo e risorse in questo campo. Ma che cos’è la realtà aumentata in chirurgia ortopedica, perché avrà sempre maggiore applicazione in futuro e quali sono le criticità?

Sintetizzando in tre punti:

• La realtà aumentata è un nuovo sistema di navigazione che permette la sovrapposizione delle informazioni cliniche nel campo visivo del chirurgo.
• I sistemi di realtà aumentata apporteranno sempre maggiori vantaggi nella pianificazione ed esecuzione di tecniche di sostituzione articolare specifiche per il paziente, ma anche nella formazione per interventi di chirurgia ortopedica.
• La disponibilità della piattaforma di realtà aumentata è correlata al miglioramento della capacità di potenza di calcolo, alla precisione del sistema di tracciamento e allo sviluppo di algoritmi di comprensione dell’ambiente. Necessita pertanto di continua e diffusa sperimentazione.

Perché la tecnologia della realtà aumentata sia davvero utile è necessario non comprometta l’efficienza del chirurgo in sala operatoria, non aumenti i costi né il consumo di spazio o di risorse. La buona notizia è che sembra che le cose stiano proprio così: la maggior parte degli ortopedici che hanno avuto la possibilità di sperimentare questa tecnologia si sono detti favorevoli al suo utilizzo. La realtà aumentata è infatti in grado di offrire i vantaggi della robotica computer assistita senza occupare lo spazio di cui necessitano tali tecnologie e con costi ridotti, fattore davvero interessante anche per i pazienti.

Realtà aumentata: una tecnologia sempre più avanzata

Negli ultimi decenni sono state sviluppate tecnologie digitali utilizzate nella realtà aumentata allo scopo di interagire con i sensi umani. Il concetto è semplice: l’utente viene proiettato in una realtà descritta attraverso una memoria digitale. Questa “realtà digitale” viene quindi resa al senso umano attraverso un’interfaccia digitale. I mezzi di interfaccia includono un’immagine per gli occhi, un suono per le orecchie e una pressione per il tatto. Quando il sistema digitale è in grado di misurare l’azione dell’utente può alterare la realtà digitale. 

La possibilità di utilizzo delle informazioni è intimamente correlata alla qualità delle informazioni stesse e alla loro presentazione. Ad esempio, sarebbe difficile preparare un piano chirurgico su un display con immagini di bassa qualità e con una superficie ossea di bassa precisione. Questo è stato un collo di bottiglia tecnologico per diversi anni. Negli ultimi decenni il mondo digitale è molto migliorato sia nella tecnologia che nella disponibilità introducendo una maggiore potenza di calcolo, una migliore interfaccia di output e dispositivi più piccoli. La potenza di calcolo è inoltre aumentata in modo esponenziale e le possibilità di applicazione di questa tecnologia sono aumentate di pari passo.

Come funziona la realtà aumentata?

Come detto sopra, le tecnologie di realtà aumentata mirano a introdurre elementi virtuali nell’ambiente dell’utente. Le informazioni utilizzate devono essere correlate alla realtà, il che significa che il sistema dovrà misurare e comprendere la realtà dell’utente, elaborarla per calcolare le informazioni richieste e quindi renderla per proiettare queste informazioni all’utente in correlazione con la realtà. A tal fine, la posizione del paziente e le posizioni relative di apparecchiature come strumenti e dispositivi di visualizzazione sono un elemento cruciale da misurare e obbligatorio per calcolare le informazioni di feedback.

Per misurare e tracciare la posizione degli oggetti, sono state proposte diverse tecnologie. Il metodo contactless in particolare, oltre a non richiedere l’applicazione di marker sul paziente pare sia in grado di tracciare non solo la posizione dell’osso, ma anche la modifica della forma dell’osso stesso.

Quali vantaggi della realtà aumentata in ortopedia

Il successo delle protesi totali di anca e ginocchio è correlato al corretto posizionamento dell’impianto considerando l’anatomia e la cinematica della singola articolazione. Perché ciò avvenga è necessario un feedback in tempo reale che garantisca un risultato finale il più vicino possibile a quello pianificato dal chirurgo. La realtà aumentata è destinata a integrarsi presto all’interno di diverse attività di pratica ortopedica perché gran parte dei passaggi dell’intervento possono beneficiare di una rappresentazione 3D delle informazioni. Molti miglioramenti si verificheranno durante la pianificazione pre-operatoria e intra-operatoria, l’assistenza intra-operatoria e la formazione del chirurgo.

Qui si racconta il primo intervento fatto in USA presso Hospital Special Surgery con realtà aumentata.

Conclusioni

La tecnologia della realtà aumentata svolgerà senza dubbio presto un ruolo importante nell’assistenza alla chirurgia sostitutiva articolare. A differenza del sistema di navigazione computerizzato e della robotica, è probabile che la realtà aumentata possa contribuire a migliorare la precisione dell’impianto – con una migliore ergonomia e flusso di lavoro intra-operatori – senza aggiungere significativi costi in più alla procedura. Alcuni colli di bottiglia tecnologici devono ancora essere risolti prima che la tecnologia possa essere completamente integrata nella pratica clinica quotidiana.