NAJNOVIJE U HRVATSKOJ - OTORINOLARINGOLOGIJA: fotobio stimulacijska terapija u liječenju alergija i kroničnih upala nosa i sinusa, 3D-kompjuterizirana dijagnostika bolesti nosa i sinusa, kompjuterizirana digitalna-3D-virtualna endoskopska dijagnostika (VE) i kirurgija (VK) nosa i sinusa (3D-C-VE-FESS), rinokirurgija, fiberskopije, test sluha, akustična rinometrija/test disanja na nos ### PLASTIČNA I ESTETSKA KIRURGIJA: plastično-rekonstrukcijska i estetska kirurgija glave i vrata, estetsko oblikovanje nosa, uha, kapci, brada, usne (kompjuterska animacije prije operacije) ### ANTI-AGING TERAPIJA („POMLAĐIVANJE BEZ SKALPELA? formiranje novih oblika nazolabijalnih brazdi, radijalnih usjeka "ragada" na usnama, perioralnih kontura, kontura obraza/povećanje obujma, popunjavanje usjeka na licu nastalih nedostatkom potkožne masti/lipotrofija, popunjavanje kontura nosa koje su zaostale nakon rinoplastike, stvaranje nove projekcije vrška nosa, terapija sitnih i dubokih bora lica primjenom najnovijih preparata hijaluronske kiseline za pomlađivanje i rehidraciju kože preparatom RESTYLANE®, (Švedska) i MESOLIS (Švicarska), povećavanje obujma tkiva kože (ispunjavanje bora, ožiljaka, obrisa lica/vrata), preparatom ESTHELIS (Švicarska), stvaranje sasvim novih kontura lica preparatom RADIESSE (Nizozemska), primjena preparata GLYTONE® (Francuska) za korekciju nazolabijalnih brazda, popunjavanje srednjih i dubokih bora te povećanje volumena i korekciju oblika usana (trajnost 12 mjeseci), provođenje mezoterapije preparatom FILORGA® NCTF 135HA za revitalizaciju kože, uz postizanje gotovo trenutnih rezultata, tj. tretirana koža izgleda znatno svježije, napetije, „blistavije? odmorno i uočljivo mlađe ### ALERGOLOGIJA: pregled i obrada alergologa, proširena alergološka obrada (prick testiranje/ inhalatorni alergeni; 20-30 alergena i alimentarni alergeni; 20-30 alergena), RAST, RIST, specifična hiposenzibilizacija, primjena fotobio stimulacije u liječenju alergija ### DERMATOVENEROLOGIJA: anti-aging terapija, kompjuterizirana dermatoskopija madeža (mapiranje madeža cijelog tijela), sklerozacija vena i kapilara, estetska dermokirurgija ### OSTALA DIJAGNOSTIKA: cjelovita alergološka, biokemijska, citološka, mikrobiološka i patohistološka (PHD) dijagnostika
BIOSTIMULACIJSKI LASER U LIJEČENJU ALERGIJA LASERSKE OPERACIJE NOSA I SINUSA HomeSearchSitemapeng





 

MODERNA KIRURGIJA 21. STOLJEĆA: TELE-3D-KOMPJUTORIZIRANA ENDOSKOPSKA KIRURGIJA I

TELE-VIRTUALNA KIRURGIJA U REALNOM VREMENU

 

 

Napisao: Prof.dr.sc. IVICA KLAPAN, dr. med.

 

 

Endoskopija, kao kirurška tehnika, bazira se na uporabi vrlo složene tehnologije. FESS, kao jedna od endoskopskih operacija, provodi se uz pomoć “žive slike” prikazane endoskopom, endomikrokamerom, hladnim izvorom svjetla i videoopremom. Mi smo dodali još i visokosofisticiranu računalnu radnu stanicu, videokameru za nadzor operacijskog polja i prostorni lokalizator (digitizer) kirurškim instrumentima.

 

Danas svaki liječnik (znanstvenik i kliničar), koji se koristi  računalima u dijagnostičke (npr. radiologija) i terapijske (npr. kirurgija) svrhe, zna da se dobivenim slikama obrađenim grafičkim i računalnim sustavom, kao i za njih specijaliziranim programskim sustavima, jasnije i bolje prikazuje anatomija pojedinih dijelova tijela identificiranim bolesnim područjima.

 

Osim otorinolaringologije, o kojoj je ovdje riječ, ovim se dostignućima koristimo i u ostalim područjima medicine. Isto tako, pored aplikacija koje su namijenjene učenju, virtualna kirurgija daje nam mogućnost preoperativnog planiranja u kirurgiji sinusa te je postala vrlo važan segment u kirurškoj izobrazbi i planiranju svake pojedinačne kirurške intervencije. U aktivnostima našeg 3D C-FESS tima, ovakve analize postale su rutinska procedura, kao i u ostalim ORL centrima za oralnu, maksilofacijalnu i plastičnu kirurgiju.

 

Glavni cilj naše kirurgije (3D C-FESS: www..mef.hr/3D-CFESS i Tele 3D C-FESS: www.mef.hr/MODERNRHINOLOGY) jest kako postići sigurniji kirurški postupak koristeći se novom računalnom medicinskom tehnologijom u telekirurškim konzultacijama te potom omogućiti vizualizaciju anatomije i patologije na 2D i 3D računalnim prikazima. Dakle, koristeći se vlastitim pristupom u C-FESS, uspjeli smo “pogledati iznutra” bolesnika prije stvarnoga kirurškog zahvata.

 

Prema našoj originalnoj zamisli, računalna mreža, nužna za računalnu suradnju između telekirurških strana, mora biti uspostavljena usporedno s videomrežom. Svaka telekirurška strana mora imati istovrstan korisnički program. Svaka računalna jedinica ima CT slike i 3D modele s filmovima. Konzultant, iskusni kirurg, asistira manje iskusnom kirurgu kako bi se što točnije definirala patologija u operacijskom polju.

 

Primijenjeno na ovako opisani način, Tele-3D-CAS omogućuje manje iskusnim kirurzima izvođenje kritičnih zahvata uz pomoć udaljenog, iskusnijeg kirurga. U telekirurgiji mogu biti uključene i više od dvije lokacije u telemedicinskom postupku. Na taj način manje iskusan kirurg može se koristiti asistencijom jednog, dvojice ili više iskusnijih stručnjaka, ovisno o složenosti zahvata. Naš Tele-3D-CAS omogućuje također istodobni prijenos računalnih podataka (slika, 3D modela) i enkodiranih videosignala tijekom cijelog zahvata. Kroz tako postavljenu mrežu, na udaljene lokacije uključene u telekirurški/konzultacijski postupak prenose se dva enkodirana videosignala (jedan iz endokamere i drugi iz kamere za prikaz operacijske sale).

 

 

Uvod

 

Tehnološki sustavi medicinske dijagnostike najprikladniji su za primjenu računalnih tehnologija jer su i sami u osnovi računala. Svi današnji moderni dijagnostički uređaji posjeduju programsku i sklopovsu opremu za povezivanje u računalne mreže uporabom DICOM protokola. Uvođenjem računalnih tehnologija omogućeno je pregledavanje snimaka bolesnika istodobno na većem broju korisničkih računala unutar lokalne računalne mreže (kirurške dvorane, predavaonice, itd).

 

Osnovna dijagnostika kao i pohrana snimaka u multimedijskom obliku na računalne sustave omogućuje naknadno pretraživanje i pregledavanje specifičnih slučajeva u cilju provođenja analize i edukacije liječnika, čak i preko Interneta (npr. Eurorad projekt) (1).

 

Pohrana podataka unutar računalnog sustava, uporabom DICOM protokola je veoma značajna kada se slikovne podatke želi upotrijebiti za složenije pretrage i obrade, npr. precizno razgraničiti gracilne anatomske osobitosti, bolesno od zdravog tkiva na složenim prostornim modelima (3D Volume Rendering) (2,3) ili pak korištenjem VE ili VK (4,5) tijekom pripreme operacije (dijagnostika, plan), vođenja operacije (6) ili analizi tijeka operacije (7) za vrijeme "standardne kirurgije" i/ili telekirurgije. 3D-rekonstrukcija anatomskih cjelina na taj način postaje rutinska preoperativna procedura (8,9), kojom se ostvaruje veoma korisna i informativna vizualizacija regija od interesa (9). Na taj se način ostvaruje napredak u definiranju geometrijskih informacija anatomskih oblika 3D-modela tzv. prijenosom “image pixel-a” u “contour pixel” (7,9).

 

Definiranjem postupka upotrebe naprednih tehnologija računalnog analiziranja slikovnih podataka, 3D metoda vizualizacije predstavlja značajan znanstveni doprinos, koji je također i od neposredne praktične važnosti, osobito pri Tele-3D-C-FESS u otorinolaringologiji (10,11). Naknadna računalna obrada digitalnih slikovnih CT ili MRI podataka, pri čemu se isti prevode iz 2D u 3D oblik, omogućuje donošenje pouzdane dijagnoze, osobito pri definiranju preciznog smještaja i širenja patološkog procesa.

 

Telekirurgija, kao specifičan dio telemedicine, sastoji se od dviju ili više OS-a povezanih pomoću računalne mreže. Preko te mreže, dva enkodirana video signala iz endokamere ili OS kamere prenose se do udaljenih lokacija uključenih u telekiruršku/konzultacijsku proceduru. Naš telekirurški pristup, Tele-3D-C-FESS, omogućuje kirurgu ne samo prijenos video signala, već također i prijenos 3D računalnih modela i pokreta kiruškog instrumenta pomoću slikovnih/3D manipulacija u realnom vremenu za vrijeme kirurgije. Upotrebljavali smo JPEG i MPEG2 enkodere i dekodere, ATM komunikacijsku opremu, grafičke radne stanice, 3D digitalizatore i standardne endoskopske kirurške instrumente. Novi video enkoderi uz upotrebu MPEG2 standarda i ATM računalnih mreža s primjenom inverznog multiplexinga uvelike povećavaju sigurnost kirurških zahvata, osobito na području endoskopske kirurgije. Najbolji se rezultati postižu upotrebom ATM-OC3 tehnologije, s najprihvatljivijim odnosom cijena-mogućnost pri upotrebi metode inverznog multiplexinga preko 4-8 E1 veza.

 

 

Materijali i metode

 

Prikazi slučaja

 

I. 38-godišnji muškarac koji boluje od kroničnog sinuitisa. Kompjutorizirana tomografija sinusa pokazuje bilateralne patološke promjene u području etmoidnog infundibuluma obostrano s homogenim zasjenjenjem u području prednjih i stražnjih etmoida.

 

II. 35-godišnja žena sa pozitivnim ASA statusom (aspirin-senzitivna astma i kronični sinuitis). Kompjutorizirana tomografija sinusa u transverzalnim i dodatnim koronarnim rezovima ukazuje na znakove kroničnih upalnih promjena oba maksilarna sinusa, sa znacima akutne upale u području desnog maksilarnog sinusa gdje se prikazuje horizontalni nivo tekućeg upalnog sadržaja. Obostrano znakovi ostiomeatalnog bloka. Hipertrofični processus uncinatus na lijevoj strani. Povećane srednje nosne školjke. Mukozno zadebljanje u području srednjih školjki, s polipoznim formacijama. Devijacija nosnog septuma. Upalni sadržaj u području etmoidne bule obostrano, sa upalnim alteracijama i u području prednjih i stražnjih etmoidnih stanica, te opstrukcijom frontoetmoidalnog recesusa desne strane. Sfenoidni sinus je čist, septiran. Intaktne koštane granice orbite. Endoskopskim pregledom se uočava viskozna sekrecija iz polipoznog tkiva u nosnoj šupljini u području srednjih hodnika obostrano (između srednje školjke i lateralnog nosnog zida).

 

Video tehnologija

 

Naša prva TK zasnivala se na M-JPEG kompresiji preko ATM (OC-3, 155 Mb/s). Također, na svakoj od četiri uključene lokacije, postojao je daljinski kontroliran video prekidač s 8 video ulaza i 8 video izlaza. Na ekspertnoj lokaciji, udaljenoj od OS, postojao je video procesor za akviziciju svih video signala sa svih lokacija uključenih u telekirurgiju i program za udaljenu kontrolu svih video izlaza/ulaza i pan/tilt/zoom kamera na svim lokacijama. Na taj način, na toj točki telekirurške mreže, konzultant ili moderator prijenosa može nadzirati sve video signale ili samo primarni displej. Za sprovođenje navedenih postupaka potrebna je veza od barem 155 Mb/s (ATM OC-3).

 

Cijela TK je prenijeta preko četiri E1 veze, svaka kapaciteta od oko 8 Mb/s, uz upotrebu boljih kompresijskih standarda, poput MPEG1/2. Za svaku lokaciju uključenu u telekirurgiju postojala je jedna video veza. Na lokaciji operacijske sale (OS) upotrijebljen je ručno kontroliran video prekidač za izmjenu između endokamere i konferencijske kamere. “The full frame” video signal prenošen je između svih lokacija pomoću MPEG1/2 enkodera i dekodera i inverznih multiplexing prekidača. Procesiranje video signala nije bilo moguće zbog slabije mreže (samo 8 Mb/s).

 

Mrežne tehnologije

 

Za vrijeme 1. TK korišteni su ATM prekidači i AAL-5 za video prijenos i “native” ili LANE za TCP/IP računalne komunikacije. Druga TK-a organizirana je pomoću inverznih multiplexing tehnologija (4xE1 veze), s TCP/IP računalnim komunikacijama. Postojala je također i jedna rezervna ISDN linija (64 Kb/s) za dodatnu konferenciju tj. video konferenciju.

 

 

Suradnja

 

Za vrijeme prve TK, postojala je komunikacija između svih lokacija pomoću InPerson telekonferencijskog protokola i nativne TCP mreže. Konzultacije, koje su uključivale prikaz računalnih slika i 3D-modela, urađene su pomoću video mreže. Izlazni signali iz računala su enkodirani u video kanal (video stream) i prenošeni na udaljene lokacije preko video komunikacijskih protokola.

 

Za vrijeme druge TK, upotrebljeni su standardni T.120 kolaboracijski kitovi (SGI meeting, NetMeeting). Obje uključene lokacije mogle su vidjeti slike i 3D-modele i manipulirati s njima pomoću programa na lokalnoj, ekspertnoj lokaciji. Upotrebljavali smo OmniPro program instaliran na SGI konferencijskim alatkama.

 

Upotreba endokamere omogućila je zapis cjelokupne operacije na dva medija: video traka i MPEG stream. U poslijeoperativnoj analizi, MPEG2 stream zapisi mogu se sinhronizirati sa snimkama pokreta prostornog lokalizatora, te se mogu proizvesti animacije računalnih 3D modela zasnovane na realnoj operaciji.

 

Nadalje, snimljeni su i enkodirani MPEG2 i MPEG1 na MS Net Show Theatre SGI Media Base Serveru. Na taj način korisnici lokalne mreže mogu ponovno vidjeti pohranjene operacije na standardnim programskim alatima za prikaz snimaka.

 

Endoskopske, računalne i komunikacijske tehnologije su vrlo sofisticirane i veoma pogodne za korištenje, no uvijek postoji opasnost da “nešto pođe krivo” za vrijeme telekirurškog prijenosa. To je razlog zbog kojeg pokušavamo izgraditi sustav “tolerantan na pogreške“ s multiplim endoskopskim, računalnim i komunikacijskim putovima i opremom.

 

InPerson telekonferencijski program i TCP/IP mreža upotrebljavane su za komunikaciju između svih lokacija. Konzultacije s pomoću računalnih prikaza i 3D - modela provedene su putem videomreže; izlazi računala spojeni su u videoprotok i preneseni na udaljene lokacije preko videokomunikacijskih protokola. Uporaba standardne videoopreme, bez obzira na računalo, prednost je ovog sustava, dok se nedostatak očituje u nemogućnosti prikaza slike ili 3D - modela s lokalnog računala samo na udaljenim lokacijama te se njima ne može manipulirati bez računalnog programa.

 

 

Videosnimke zahvata, MPEG snimke u kombinaciji s CT slikama i 3D modelima pogodne su za izradu računalne baze podataka za edukaciju i pripremu budućih kirurških zahvata (Broadcasting, teleedukacija, DVD-ROM, CD-ROM, www). Tijekom pravog kirurškog zahvata, 3D računalni modeli (Open Inventor) mogli bi se mapirati s pomoću videosignala endokamere. Takav videosignal može se pozicionirati uporabom 3D digitalizatora ili bilo kojega drugog prostornog lokalizatora. Mapiran 3D model zajedno s prisutnim videosignalom tijeka operacije, predstavlja za kirurga točniju računalnu prezentaciju kirurškog polja.

 

U preliminarnim testovima i tijekom prvog telekirurškog zahvata, koristili smo se opremom, kao što slijedi:

·                                              SGI O2 radnom stanicom

·                                              Newbridge ATM sklopkom

·                                              ATM mrežnom sklopkom

·                                              Videosignalom preko AAL-5

·                                              Računalnom vezom preko LANE (TCP/IP)

·                                              3Com Inverse Multiplexing (4xE1)

·                                              Optivision MPEG1/MPEG2 enkoderima

·                                              Newbridge M-JPEG/MPEG1/MPEG2 enkoderima.

Mrežna struktura:

·                                              “point to point” E1 linije

·                                              nonroutable/routable dijeljeni FastEthernet/Ethernet

·                                              nonroutable/routable priključeni FastEthernet/Ethernet

·                                              ATM sklopna mreža s AAL-5 i LANE

·                                              multiple E1 linije (danas).

Uporaba suradničkih alata (H.120, H.323):

·                                              SGI InPerson (Video, Audio, WhiteBoard)

·                                              SGI Meeting (Whiteboard, Application Share/Collaboration)

·                                              Microsoft NetMeeting(Video, Audio, Whiteboard, Application Share/Collaboration)

·                                              StarVison StarMED, StarED.

 

 

Prva Tele-3D kirurgija u Hrvatskoj je, kao dio telemedicinskog programa našeg tima, provedena između dvije lokacije u gradu Zagrebu koje su međusobno udaljene 10 km. Kirurški tim koji je obavljao operacijski zahvat na ORL Klinici Šalata, Medicinskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu i Kliničkog bolničkog centra Zagreb (prim.dr.sc. Ranko Rišavi, dr. med.), primao je instrukcije, prijedloge i bio vođen za vrijeme procedure od strane ekspertnog kirurga iz ekspertnog centra (prof.dr.sc. Ivica Klapan, dr. med.) uz adekvatnu tehničku podršku (Ljubimko Šimičić dipl.ing.el.). Treća aktivna točka bio je Fakultet elektrotehnike i računarstva. Druga Tele-3D C-FESS operacija ostvarena je između dvije lokacije u dva hrvatska grada (Osijek i Zagreb, udaljenost oko 300 km). Kirurški tim koji je obavljao operacijski zahvat na ORL odjelu Kliničke bolnice Osijek (doc.dr.sc. Željko Vranješ, dr. med. i prim.dr.sc. Ranko Rišavi, dr. med.)) primao je instrukcije, prijedloge i bio vođen za vrijeme zahvata od strane ekspertnog kirurga (prof.dr.sc. Ivica Klapan, dr. med.) i radiologa (prof.dr.sc. Nada Bešenski, dr. med.) iz ekspertnog centra u Zagrebu. Ta je Tele-3D C-FESS kirurgija, provedena po gore navedenom opisu, uspješno završena za 25-30 minuta.

 

Imajući u vidu mišljenje vodećih svjetskih autoriteta na području FESS kirurgije, vjerujemo da je svaki FESS zahvat zahtjevna procedura, uključujući i naše opisane u dvije Tele-3D C-FESS kirurgije. Stoga želimo još jednom naglasiti da prosječni, a povremeno čak i ekspertni kirurzi mogu ponekad zatrebati dodatnu intraoperativnu konzultaciju, primjerice kad u operacijskom polju manjkaju uobičajeni anatomski markeri, kao primjerice poslije traume (ratne ozljede), masivnih polipoznih lezija, krvarenja itd.

 

Što eksperti misle o dodatnoj pomoći u vidu računalom potpomognute rekonstrukcije humane anatomije i patologije; do kojeg se stupnja možemo osloniti na računalnu rekonstrukciju CT skenova u telekirurškoj transmisiji; pitanje isplativosti vrlo skupe opreme; realnost slikovnih 3D prikaza; kontrolni parametri; koja je isplativnost računalnog 3D prikaza kirurškog polja i nije li «živa video slika» puno bolja za telekirurgiju?

 

CT sken sinusa u koronarnoj projekciji pojam je poznat svakom radiologu u svijetu koji se bavi kompjutoriziranom tomografijom. Debljina sloja, pomak, nagib aparata (gantry), prozor (window) svjetski su standardizirane i prihvaćene vrijednosti, te samim tim reproducibilne u svakom dijelu svijeta (13,14). Ali s druge strane, osnovna CT dijagnostika također ima neke ograničavajuće mogućnosti, prije svega činjenicu da predstavlja sumacijsku sliku u pojedinačnim ravninama (slojevima), ali ne može prikazati kontinuitet struktura. Rješenje je pronađeno u 3D rekonstrukciji koja je danas već moguća na PC-ima opremljenim Pentium III ili IV procesorima / 1,7 GHz. Prikazivanjem kontinuiteta struktura (0.5-1 mm rezovi), rekonstrukcija omogućuje vizualizaciju cjelokupne regije, izbjegavajući gubitak segmenata koji se nužno pojavljuju pri upotrebi standardnog CT prikaza sinusa (3-5 mm rezovi).

 

Tijekom izvođenja operacije, računalo s prikazom operacijskog polja omogućuje kirurgu, pomoću naprednih tehnologija, povezivanje kirurškog instrumentarija na prostorne digitalizatore koji su povezani na samo računalo. Nakon obavljene operacije kirurg uspoređuje snimke i modele operacijskog polja prije i poslije operacije, te promatra video zapise samog zahvata. Moguće je, pomoću zapisa tijekom operacijskog zahvata, izraditi animirane prikaze izvedene stvarne operacije. Pomoću računalnih zapisa obilježenih koordinatnih pomaka 3D-digitalizatora za vrijeme operacije moguće je izraditi animirani prikaz tijeka obavljene operacije u obliku putovanja, tj. prodora u operacijsko polje (tzv. “fly through”) stvarnog bolesnika, što se, osim u otorinolaringologiji (6,8,15) provodi i u drugim područjima (16). Štoviše, VK pruža uz edukacijske i mogućnosti preoperativnog planiranja u kirurgiji sinusa, te postaje veoma važan dio u kirurškom  planiranju svake pojednačne operacije, ne samo u regiji paranazalnih sinusa (5,16).

 

Složenim programskim sustavima omogućen nam je prikaz CT ili MRI presjeka u prirodnom slijedu (slijed izvršene pretrage) ili pak u zamišljenom proizvoljnom slijedu, kao što je učinjeno za vrijeme naše prve TK.

 

Moguće je pojedine snimke prebacivati, obrađivati i brisati ili prikazati u animiranom prikazu. Višestruki nizovi slika mogu se promatrati istovremeno u različitim tabelama boja kao i različitim povećanjima, postavljaju im se razni nivoi prozirnosti, te ih se promatra kao jedinstveni sustav 3D modela. Rad s takvim modelima omogućuje nam različite poglede, pomake, rezove, razdvajanja, označavanja i animaciju. Moguće je mijenjati nizove slika kao i generirati slike u različitim projekcijama kroz snimljeni volumen (17).

 

Svaku pojedinu sliku ili cjelokupni niz snimaka mora se prije izrade 3D prostornog  modela segmentirati kako bi se izdvojili željeni dijelovi snimaka. Na taj način izrađujemo zasebne modele kostiju, zdravog tkiva, bolesnog tkiva, te svih značajnih anatomskih cjelina kirurškog polja (18). Moguće je postaviti cijeli budući kirurški zahvat na računalnim modelima i proizvesti niz animacija koje opisuju samu operaciju (19, 20). To danas u svijetu postaje rutinski tip obrade u većem broju centara, kada se za to ukaže potreba, uključivo i sveučilišnu Polikliniku Klapan Medical Group, Zagreb (od 1996. godine).

 

Komparativna analiza 3D-anatomskih modela sa intraoperativnim nalazom pokazuje da je 3D-prikaz volumno renderiranih modela veoma dobar i da predstavlja standard za vizualizaciju koji omogućuje prikaz kao i realna intraoperativna anatomija (2,4,9).

 

Računalne komunikacije i suradnja za vrijeme naših Tele-3D C-FESS zasnovanih na CT prikazima i 3D modelima radile su dobro, ali kvaliteta video prikaza nije bila zadovoljavajuća za telekirurgiju. Rezolucija prenijetih slika bila je 320x240 pixela (sa samo 5 slika u sekundi). Osnovni slikovni video prikaz u navedenom zapisu korišten je samo za standardno snimanje tijeka operacije.

 

Upotrebom «routable shared» and «switched Ethernet» priključaka, prenošeno je 25 slikovnih zapisa u sekundi s punom PAL rezolucijom, ali s 20% ispuštenih slika. Nakon testiranja, utvrđeno je da rutinski protokol između dvije ili više lokacija ne može ponuditi konstantnu frekvenciju slika. Podaci koji se šalju od izvora dolaze do odredišta preko različitih mrežnih putova, stoga se neki podaci mogu izgubiti tijekom prijenosa ili stižu do odredišta s neprihvatljivo odgođenim vremenom.

 

Zbog navedenih razloga uvedene su eksperimentalne veze upotrebom ATM (OC-3) protokola s AAL-5 za video prijenos i LANE ili obični TCP/IP prijenos podataka.

 

Naredni problem s kojim smo se susreli bio je način prijenosa multiplih video signala na udaljene lokacije. Nativni, nekomprimirani video zahtijevao je vod brzine prijenosa od oko 34 Mb/s, tako da video signali moraju biti komprimirani za prijenos multiplih video signala na udaljene lokacije pomoću 155 Mb/s.

 

Video slika je ključna u teleendoskopskoj kirurgiji i mora biti najviše kvalitete. Upotrebom sklopovske i programske M-JPEG kompresije, pronašli smo da jedan video kanal iz endokamere u punoj PAL rezoluciji zajedno s audio, zahtijeva vod od oko 20-30 Mb/s. Naši M-JPEG enkoderi su unaprijeđeni s MPEG1, a kasnije i s MPEG2 enkoderima, budući smo imali vod od oko 155Mb/s za prijenos podataka, video, audio komponente i kontrole. MPEG1 se pokazao dobrim za konferencijski prijenos, no endoskopski video singnal operacijskog polja zahtijevao je bolju kvalitetu slike. Enkodirani MPEG1 video kanal s audio komponentom prenošen je na udaljene lokacije u punoj rezoluciji upotrebom 6Mb/s bandwidth (multiple E1 linije). Kad smo enkoder unaprijedili na MPEG2 standard, video kvaliteta slike pokazala se zadovoljavajućom za endokameru operacijskog polja. Širina veze (bandwidth) od 8Mb/s proizveo je na udaljenom mjestu visokokvalitetan video kanal. Uz MPEG kanal, video signal se iz endokamere može prenijeti na udaljene lokacije za potrebe konzultacije ili edukacije.

 

Bazična cijena ovakvih telemedicinskih/telekirurških sustava je poznata. Sustavi uključuju standardnu telemedicinsku opremu koja bi trebala biti postavljena u bilo kojoj instituciji koja želi telemedicinsko umreženje. Takva oprema omogućuje prijenos «živih» video slika operacijskog polja, CT slike, komentare, kirurško vođenje itd. Nadalje, u svaku operacijsku salu trebalo bi uvesti računalo s odgovarajućim programom za 3D prikaz (tzv. volumno renderiranje). Svi ti uređaji danas su standardna oprema, dostupna na tržištu. Ukupna cijena navedenih uređaja je značajno niža od sistema za računalom navođenu kirurgiju, trenutno postavljenih u mnogim svjetskim bolnicama. Jednom postavljen i ispitan, cijeli se sistem može jednostavno koristiti bez pomoći tehnički izučenog osoblja (računalni eksperti i/ili mrežni specijalisti). Kliničke institucije (kao što je Klinički bolnički centar Zagreb), koje imaju ekspertna klinička radilišta, zapošljavaju adekvatno educirano tehničko osoblje koje se jednostavno može uvesti i u primjenu Tele-3D C-FESS kirurgije, kao i u pohranu same operacije, kao i intraoperativno generiranje računalnih 3D animacija.

 

Još jednom je potrebno istaknuti da je osnovna razlika između naše Tele-3D C-FESS kirurgije i standardnih telekirurših prijenosa u uporabi 3D modela operacijskog polja. Navedena mogućnost je od vrhunskog značaja, osobito za hitne kirurške intervencije (21,22,23). Također bismo željeli istaknuti da Tele-3D C-FESS kirurgiju ne smije provoditi neiskusni kirurg bez usavršavanja osnovnih FESS tehnika, niti je ovaj tip telekirurgije namijenjen početnicima. Naša tehnika ne smije ohrabriti  početnike na samostalan kirurški rad na bolesnicima, čak niti uz “navođenje udaljenog ekspertnog kirurga”.

 

Uzimajući u obzir osnovne karakteristike kao osnovne specifičnosti Tele-3D C-FESS, vjerujemo da će ova vrsta kirurgije biti prihvaćena u mnogim kirurškim centrima u svijetu.

 

 

Zaključak

 

Ovaj naš opisani telekirurški pristup omogućuje prijenos videosignala, 3D računalnih modela i pokreta kirurških instrumenata, usporedno s manipulacijom snimkom/3D-modela u realnom vremenu tijekom same operacije.

 

Novi videoenkoderi, koristeći se MPEG2 standardima i ATM kompjutorskim mrežama (uporaba inverznog multipleksinga) značajno poboljšavaju sigurnost kirurškog postupka, osbito u endoskopskoj kirurgiji. Najbolji rezultati postignuti su primjenom ATM-OC3 tehnologije, s vrlo prihvaćenim izvedbenim troškovima, uporabom metode inverznog multipleksinga preko 4-8 E1 linija.

 

Uzimajući u obzir specifičnosti i osnovne karakteristike Tele-3D-C-FESS, vjerujemo da će ova vrsta kirurgije biti prihvatljiva mnogim kirurzima u cijelom svijetu zbog ovih razloga:

·                                              navedena tehnologija je lako dostupna, u suradnji s bilo kojom telekomunikacijskom kompanijom diljem svijeta;

·                                              značajna sigurnost i smanjeni troškovi omogućit će uključivanje većeg broja bolesnika iz udaljenih bolnica u jedan takav telekirurški ekspertni sustav,

·                                              “prisutnost” vodećih međunarodnih kirurških stručnjaka kao telesavjetnika u bilo kojoj operacijskoj sali na svijetu bit će moguća na ovaj način u skoroj budućnosti te će se posredno poticati razvoj kirurgije na svim medicinskim poljima, i

·                                              početni rezultati Tele-3D C-FESS projekta u Hrvatskoj poticaj su za daljnji razvoj ove metode.

 

 

 

Kratice:

 

FESS- Funkcijska endoskopska kirurgija sinusa

3D C-FESS -Trodimenzionalna računalom potpomognuta funkcijska endoskopska kirurgija sinusa

OS – Operacijska sala

Tele-FESS - Tele-funkcijska endoskopska kirurgija sinusa

Tele-3D CAS- Tele trodimenzionalna računalom potpomognuta kirurgija

Tele-3D C-FESS - Tele trodimenzionalna računalom potpomognuta funkcijska endoskopska kirurgija sinusa

Tele VE- Tele virtualna endoskopija

VE - Virtualna endoskopija

VS - Virtualna kirurgija

2D/3D - Dvodimenzionalno/Trodimenzionalno

CT - Kompjutorizirana tomografija

LCD/TFT - Liquid Crystal Display/Thin Film Transistor

PC – Osobno računalno

OMC - Ostiomeatalni kompleks

1./2.  TK - Prva telekirurgija / Druga telekirurgija

SGI O2 - Silicon Graphics O2

ATM OC-3 - Asynchronous Transfer Mode (155 Mbit/s)

LANE - ATM LAN Emulation (LANE)

TCP/IP - Transmission Control Protocol/Internet Protokol

MPEG - Moving Pictures Experts Group

DVD-ROM – Digitalni video disk  (Digital versatile disk)

CD-ROM  - Compakt disk

AAL-5 - ATM Adaptation Layer Type 5

E1 - A E1 line – 2 Mbit/s prijenosna linija

 

 

 
Literatura

 

1.        Caramella D, Sigal R. Radiology unlocs vast potential of the Internet. Diagn Imaging Eur 1999; 15(4):13-17.

2.        Burtscher J, Kremser C, Seiwald M, Obwegeser A, Wagner M, Aichner F, Twerdy K, Felber S. 3D-computer assisted MRI for neurosurgical planning in parasagittal and parafalcine central region tumors. Comput Aided Surg 1998; 3:27-32.

3.        Vannier MW, Marsh JL. 3D imaging, surgical planning and image guided therapy. Radiol Clin North Am 1996; 34:545-563.

4.        Holtel MR, Burgess LP, Jones SB. Virtual realiry and technologic solutions in Otolaryngology. Otolaryngol Head Neck Surg 1999; 121(2):181.

5.        Keeve E, Girod S, Kikins R, Girod B. Deformable modeling of facial tissue for craniofacial surgery simulation. Comput Aided Surg 1998; 3:228-238.

6.        Klimek L, Mosges M, Schlondorff G, Mann  W. Development of computer-aided surgery for otorhinolaryngology. Comput Aided Surg 1998; 3:194-201.

7.        Hamadeh A, Lavallee S, Cinquin P. Automated 3D CT and fluoroscopic image registration. Comput Aided Surg 1998; 3:11-19.

8.        Ecke U, Klimek L, Muller W, Ziegler R, Mann W. Virtual reality: preparation and execution of sinus surgery. Comput Aided Surg 1998; 3:45-50.

9.        Thrall JH. Cross-sectional era yields to 3D and 4D imaging. Diagn Imaging Eur 1999; 15(4):30-31.

10.     Klapan I, Rišavi R, Šimičić Lj et al. Tele-3D-C-FESS approach with high-quality video transmission. Otolaryngol Head Neck Surg 1999; 121:187-188.

11.     Klapan I, Šimičić Lj, Rišavi R et al. Tele-3D-Computer Assisted Functional Endoscopic Sinus Surgery (Tele-3D-C-FESS). In: Lemke HU, Vannier MW, Inamura K, Farman AG, eds. Proceedings of the 13th CARS'99, Elsevier, Amsterdam, NewYork, Oxford, Shannon, Singapore, Tokyo, 1999, 784-789.

12.     Schulam PG, Docimo SG, Saleh W et al.. Telesurgical  mentoring - initial  clinical experience. Surgical Endoscopy-Ultrasound & Interventional Techniques 1997; 11:1001-1005.

13.     Stewart MG, Donovan D, Parke RB, Bautista M. Does the sinus CT scan severity predict outcome in chronic sinusitis? Otolaryngol Head Neck Surg 1999; 121(2):110.

14.     Kenny T, Yildirim A, Duncavage JA, Bracikowski J, Murray JJ, Tanner SB. Prospective analysis of sinus symptoms and correlation with CT scan. Otolaryngol Head Neck Surg 1999; 121(2):111.

15.     Mann W, Klimek L. Indications for computer-assisted surgery in otorhinolaryngology. Comp Aided Surg 1998; 3:202-204.

16.     Hassfeld S, Muhling J. Navigation in maxillofacial and craniofacial surgery. Comput Aided Surg 1998; 3:183-187.

17.     Klapan I, Barbir A, Šimičić Lj, Rišavi R, Bešenski N, Bumber Ž, Štiglmayer N, Antolić S, Janjanin S, Bilić M. Dynamic 3D computer-assisted reconstruction of a metallic retrobulbar foreign body for diagnostic and surgical purposes. Case report: orbital injury with ethmoid bone involvement. Orbit 2001; 20:35-49.

18.     Klapan I, Šimičić Lj, Bešenski N, Bumber Ž, Janjanin S, Sruk V, Mihajlović Ž, Rišavi R, Mladina R. Application of 3D-computer Assisted Techniques to Sinonasal Pathology. Case Report: War Wounds of Paranasal Sinuses Caused by Metallic Foreign Bodies. Am J Otolaryngol 23(1):27-34, 2002.

19.     Klapan I, Šimičić Lj, Rišavi R, Pasari K, Sruk V, Schwarz D, Barišić J. Real time transfer of live video images in parallel with three-dimensional modeling  of the surgical field in computer-assisted telesurgery. J Telemed Telecare, 8:125-130, 2002.

20.     Klapan I, Šimičić Lj, Rišavi R, Bešenski N, Pasarić K, Gortan D, Janjanin S, Pavić D, Vranješ Ž. Tele-3D-Computer Assisted Functional Endoscopic Sinus Surgery: new dimension in the surgery of the nose and paranasal sinuses. Otolaryngology Head Neck Surg, 127:549-557, 2002.

21.     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, 85(5):318-321, 2006.

22.     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,  31 (4):315-319, 2007.

23.     Belina S, Ćuk V, Klapan I, Vranješ Ž, Lukinović J. Our experience with virtual endoscopy of paranasal sinuses. Coll Antropol, 32(3):887-892, 2009
24. 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)

 

 


?>