虛擬實境(VR)技術運用於先天性心臟病經心導管手術

虛擬實境(VR)技術運用於先天性心臟病經心導管手術

王玠能、甘宗旦

 

        先天性心臟病的經心導管手術可以避免打開胸腔的直視開心手術相關的發病率和死亡率，並且可以縮短住院時間、降低併發症風險和降低手術成本。但是阻隔器裝置與缺損的適當匹配對於成功閉合缺損並防止裝置栓塞、侵蝕和裝置附近結構阻塞等併發症至關重要。 二維 (2D) 心臟超音波和三維 (3D)心臟 超音波 (3DE) 資料可以運用於此過程，但通常需要在不同成像平面中進行多次測量。 先天性心臟病的解剖結構的複雜性可能使得 2D 甚至 3D 衍生的線性測量難以轉化為改進的相關患者解剖結構的情境化和適當的設備選擇[1]。

        虛擬實境(Virtual reality, VR)和擴增實境 (Augmented reality, AR)技術是一種創建並允許體驗虛擬世界的電腦模擬系統。 它透過電腦生成模擬環境，多源資訊融合交互，形成三維動態視圖。 使用者可以透過特殊的輸入和輸出設備與虛擬世界中的物體自然地交互，並透過視覺、聽覺和觸覺體驗到與現實世界中相同的感受[2]。因此有越來越多學者使用虛擬實境 (VR)來做為在進入手術室之前排練複雜計劃並向團隊傳達精確步驟的技術[2,3]，實際臨床上運用的個案經驗包含各類困難型缺損或瓣膜性病變[2-4]。

        使用來自病患的心臟電腦斷層掃描血管攝影 (CTA) 影像或是三維心臟超音波影像所形成的單一 3D 心臟模型的混合實境 (Mixed Reality, MR) 全像圖(Holograms)已可以進行術前診斷使用的概念驗證和可行性研究。這些初步研究證明，混合實境全像圖作為先天性心臟病的手術規劃工具具有很高的診斷價值，並有助於初入門學習者理解複雜的形態。可預見的未來對於使用以上三種的技術的集合的延展實境(Extended Reality, XR)運用於心導管手術，將有非常大的好處與進步改進的潛力 [4-5]。

 

參考文獻

  1. Nam HH, Herz C, Lasso A, Drouin S, Posada A, Morray B, O'Byrne ML, Paniagua B, Joffe D, Mackensen B, Rogers L, Fichtinger G, Jolley MA. Simulation of Transcatheter Atrial and Ventricular Septal Defect Device Closure Within Three-Dimensional Echocardiography-Derived Heart Models on Screen and in Virtual Reality. J Am Soc Echocardiogr. 202;33(5):641-644.e2. doi: 10.1016/j.echo.2020.01.011. Epub 2020 Mar 3. PMID: 32139137; PMCID: PMC8083019.
  2. Laskay NMB, George JA, Knowlin L, Chang TP, Johnston JM, Godzik J. Optimizing Surgical Performance Using Preoperative Virtual Reality Planning: A Systematic Review. World J Surg. 2023;47(10):2367-2377. doi: 10.1007/s00268-023-07064-8. Epub 2023 May 19. PMID: 37204439.
  3. Galeczka M, Smerdzinski S, Tyc F, Fiszer R. Virtual reality for transcatheter procedure planning in congenital heart disease. Kardiol Pol. 2023;81(10):1026-1027. doi: 10.33963/KP.a2023.0175. Epub 2023 Aug 4. PMID: 37537922.
  4. Butera G, Sturla F, Pluchinotta FR, Caimi A, Carminati M. Holographic Augmented Reality and 3D Printing for Advanced Planning of Sinus Venosus ASD/Partial Anomalous Pulmonary Venous Return Percutaneous Management. JACC Cardiovasc Interv. 2019;12(14):1389-1391. doi: 10.1016/j.jcin.2019.03.020. Epub 2019 May 15. PMID: 31103542.
  5. H Brun, R A B Bugge, L K R Suther, S Birkeland, R Kumar, E Pelanis, O J Elle, Mixed reality holograms for heart surgery planning: first user experience in congenital heart disease, European Heart Journal - Cardiovascular Imaging. 2019; 20(8): 883–888.

 

作者資訊

王玠能    小兒部 小兒心臟科    教授兼主治醫師

甘宗旦    外科部 心臟外科    教授兼主治醫師