Virtuell kirurgi
Professor emeritus Jan Michaél Hirsch utför en virtuell operation. Runt honom står gänget på Centrum för bildanalys som har utvecklat tekniken: Fr v doktorand Pontus Olsson, professorerna Ingrid Carlbom och Ingela Nyström och forskningsingenjör Fredrik Nysjö.

Virtuell kirurgi

2 maj 2013
Dela artikeln
Virtuell operation – en utopi? Inte alls; om bara några år kan det vara verklighet. Kirurgen kan redan före den verkliga operationen genomföra ett genrep virtuellt.

För cirka tio år sedan skrev Tandläkartidningen om ny banbrytande teknik inom käkkirurgin. Tekniken innebar att den patient som skulle opereras först skiktröntgades. Dessa data skickades vidare till ett företag som tog fram en exakt kopia i plast av kraniet, som kirurgen sedan kunde studera inför operationen och därmed vara mer förberedd inför ingreppen.
Nu har den tekniska utvecklingen tagit ett stort steg till. Inom bara några år kan 3D-tekniken komma att erbjuda unika möjligheter vid olika operationer och också ett ovärderligt hjälpmedel inom tandläkar- och läkarutbildningen.

Vid Centrum för bildanalys vid Uppsala universitet är man världsledande inom den virtuella tekniken. Där bedrivs forskning och utbildning inom datoriserad bildanalys och perceptualisering, det vill säga att interagera med syn såväl som med hörsel och känsel.

Utvecklingen av 3D-tekniken kommer ursprungligen från spelmarknaden, där man lyckats skapa virtuella världar. Men nu tar tekniken steget därifrån till en mer nyttig användning.

– Genom att använda fler sinnen vid interaktionen med en virtuell värld kan man få en bättre uppfattning av geometriska former, förklarar Ingrid Carlbom, professor vid Centrum för bildanalys.

Uppfyller förväntningarna

En av dem som intresserat sig för den nya teknikens möjligheter är professor emeritus Jan-Michaél Hirsch, institutionen för kirurgiska vetenskaper vid medicinska fakulteten, Uppsala universitet.

– Jag hade ett behov av ny teknik vid operationer och kontaktade Centrum för bildanalys för sju, åtta år sedan för att se om de kunde hjälpa mig, berättar han.

Och det visade sig att de kunde, och det har hittills blivit så bra som han hade tänkt sig. Han har varit med om utvecklingen av den virtuella tekniken för käkoperationer och har redan kunnat prova tekniken, även om det ännu endast finns en prototyp framtagen, en prototyp som är under­ utveckling.

Vad är då den huvudsakliga vinsten med virtuella operationer?

– De flesta kirurger förlitar sig på sin erfarenhet när de inleder operationerna. Uppstår problem försöker de lösa dem vid operationsbordet. Och det fungerar naturligtvis oftast, men genom att först genomföra operationen virtuellt och med alla data tillgängliga blir den verkliga operationen säkrare, kirurgen vet vad som väntar och har löst problemen redan innan det blir skarpt läge. Det sparar också mycket tid i operationssalen och därmed sparas mycket pengar, dessutom blir operationerna säkrare, vilket gagnar patienten. Risken för omoperation minskar drastiskt, förklarar han och exemplifierar ytterligare:

– Om patienten har en tumör kan man ta bort den virtuellt och virtuellt tillverka en benbit som passar exakt. Man kan lägga pussel med benbitar för att få dem att passa perfekt, kanske ta ben från underbenet och forma till det så att det passar exakt. Sedan kan man fästa ihop benbitarna med titanplattor, som man bockar till virtuellt så att de får perfekt passform. Alla data skickas i dag till forskningspartnern vid Mitthögskolan i Östersund, som tillverkar dem.

Många möjligheter

I den virtuella världen kan kirurgen gå in och känna på kraniet, vrida och vända på det. Det sistnämnda är i dag möjligt på datorskärmen, men den verkliga 3D-känslan finns inte. Den teknik som Centrum för bildanalys arbetar med innebär att kirurgen kan känna varje struktur, allt i en verklig 3D-stereobild.

– Det är svårt att förstå om man inte testar själv, säger Ingela Nyström, professor vid Centrum för bildanalys. Hon är med om att utveckla tekniken, och hon ser flera möjligheter till praktisk tillämpning inom tandvården.

– Tandläkaryrket är väl lämpat för 3D-tekniken, inte minst är tekniken användbar vid tandläkarutbildningen. Där skulle studenterna exempelvis kunna öva sig i att extrahera virtuellt, operera bort visdomständer eller borra.

Allt detta låter naturligtvis bra, men smakar det så kostar det; så brukar det ju vara. Men kostnaden för utrustningen som behövs visar sig vara låg.

Vad priset för ett dylikt system sedan blir på marknaden är ju svårt att säga. En förutsättning för att förverkliga tekniken är ju också att något företag nappar på idén och ser möjligheterna, förklarar professor Ingrid Carlbom.

Verklighet om fem år

När det gäller käkkirurgi såsom tumörrekonstruktioner, frakturkirurgi och rekonstruktion av medfödda defekter, är kravet på exakthet utomordentligt stort och den nya tekniken möjliggör att man säkrare kan uppnå ett optimalt resultat. Operationen kan planeras och tränas virtuellt.

Specialkomponenter kan identifieras och beställas eller tillverkas inför ingreppet. Ett mål är också att tekniken ska vara enkel att tillämpa. Och det är den, enligt Jan Michaél Hirsch.
Kommer då käkkirurgerna att anamma tekniken när den finns tillgänglig på marknaden? Det kommer kanske att vara lite trögt i början, tror Jan Michaél Hirsch.

– Käkkirurgerna är generellt ett konservativt släkte, men jag är själv övertygad om att detta har framtiden för sig, säger han.

Det finns fortfarande moment kvar att förbättra, bland annat utvecklar man på Centrum för bildanalys en handske som ska ersätta den haptiska pekare som nu används för att känna av strukturerna. Genom handsken ska kirurgen kunna känna strukturerna med både pekfingret och tummen. En prototyp finns redan framtagen.

Går allt enligt plan och det finns något företag som nappar på den nya tekniken kan systemet finnas på marknaden inom fem år.

Så fungerar det

Inför operationen skiktröntgas patienten. De data som samlats in kommer ut som en så kallad 3D-volym av skallen.

En viktig del i bildhanteringen är att kunna separera eventuella lösa benbitar från varandra, vilket kräver avancerade bildanalytiska metoder. Den enhet som kirurgen arbetar vid under den virtuella operationen består av en vanlig dataskärm, som sitter ganska högt upp och är vinklad snett neråt. Ett stycke under skärmen finns en vågrät halvgenomskinlig spegel som återspeglar det som visas på dataskärmen.

Kirurgen använder 3D-glasögon och kan då se kraniet eller käken i 3D genom spegeln. Objekt framträder som om de vore verkliga, svävande i luften, och den halvgenomskinliga spegeln låter kirurgen se sin egen hand interagera direkt med den virtuella världen.

Med en så kallad haptisk pekare, som liknar en penna, kan kirurgen känna strukturerna, vrida objektet, plocka upp benbitar virtuellt och pussla ihop.

Text: Mats Karlsson

Foton/Illustrationer: Foto: Anders Tukler

Dela artikeln

Kommentera artikeln:

Endast du som är medlem i Tandläkarförbundet eller prenumerant på Tandläkartidningen kan kommentera artiklarna. För att göra det måste du logga in. Därefter måste du ange ditt namn och din mejladress.

Om du har problem att logga in kontakta webbredaktören.: redaktionen@tandlakartidningen.se. Skicka inte ditt personnummer. Det räcker med ditt namn och din adress.

Senast publicerat

Tandläkartidningens veckonyhetsbrev
Copyright © Tandläkartidningen 2014 | Österlånggatan 43
Box 1217 | 111 82 Stockholm
Telefon 08-666 15 00 | redaktionen@tandlakartidningen.se
Ansvarig utgivare: Hilda Zollitsch