Aplicación y validación de herramientas en cirugía asistida por computadora

"La Cirugía Asistida por Computadora (CAS) es un conjunto de herramientas de hardware y software desarrolladas para asistir a la resolución de problemas quirúrgicos complejos. El concepto principal de CAS es el desarrollo de un modelo virtual de la anatomía del paciente a partir de imágenes médicas. Este modelo le brinda al cirujano una comprensión integral de la geometría de los tejidos y estructuras anatómicas de un paciente en particular, ya sean sanas o patológicas. Actualmente, las tres herramientas más utilizadas en CAS son: el Planeamiento Virtual Preoperatorio (PVP), la Navegación Virtual Intraoperatoria (NVI) y la Impresión 3D. El objetivo de esta tesis es evaluar la utilidad de estas tres tecnologías de CAS en procedimientos quirúrgicos concretos propios de diferentes especialidades médicas, mediante validaciones clínicas y mediciones de exactitud. Para esto se realizaron cinco experimentos. 1. Medición de la precisión en la resección tumoral de la pared torácica guiada por navegación óptica. 2. Validación clínica del uso de navegación intraoperatoria en cirugía endoscópica nasosinusal y de base de cráneo. 3. Uso de modelo impreso en 3D combinado con navegación para cirugía de la base del cráneo. Caso clínico y validación virtual. 4. Validación clínica del uso de implantes personalizados en reemplazo de la articulación temporomandibular. 5. Correspondencia entre imágenes digitales de histología y RMN para cuantificar la interpretación diagnóstica de tumores óseos primarios. Los resultados de estas cinco líneas de investigación evidencian que planificar la estrategia para un abordaje quirúrgico aplicando PVP permite una intervención menos invasiva y disminuye la posibilidad de incurrir en errores técnico-quirúrgicos. Se observó que la NVI otorga orientación en tiempo real en quirófano y permite al cirujano operar con un esfuerzo mental menor que si tuviese que recurrir a su propia representación mental de las imágenes médicas 2D del paciente, brindando mayor seguridad al procedimiento. Los resultados también muestran que es posible medir la exactitud de ciertos procedimientos utilizando modelos 3D impresos. Además, se logró cuantificar la variabilidad interobservador entre profesionales en el diagnóstico de tumores óseos con resonancia magnética, mediante superposición con una imagen de megahistología. En conclusión, las herramientas de cirugía asistida por computadora facilitan la tarea del cirujano, y pueden convertir el procedimiento quirúrgico en uno más apropiado, más simple, más preciso, más predecible y menos invasivo." "Virtual Preoperative Planning (VPP) and Intraoperative virtual navigation (IVN) involves a group of virtual tools that help surgeons to determine structures in a virtual scenario. Furthermore it allows to define distances and oncology margins in 2D and locate this measurements in the 3D space. In this way, it is possible to interact with medical images and create virtual osteotomies and trayectories. Although we believe that this tool is powerful, the key to that is to integrate VPP with weekly meetings in order to improve the analysis of the cases before surgery. In this manner a group of professionals could discuss technical aspects. Indirectly we save time in the operating room and lead to a more predictable procedure. We apply 5 experiments: 1. Measurement of precision in optically-guided chest wall tumor resection. 2. Clinical validation of the use of intraoperative navigation in endoscopic sinonasal and skull base surgery. 3. Use of 3D printed model combined with navigation for skull base surgery. Clinical case and virtual validation. 4. Clinical validation of the use of personalized implants in replacement of the temporomandibular joint. 5. Correspondence between digital histology and MRI images to quantify the diagnostic interpretation of primary bone tumors. In conclusion, computer-assisted surgery tools make the surgeons task easier, and can make the surgical procedure more appropriate, simpler, more precise, more predictable and less invasive." Tesis Ingeniería Informática (doctorado) - Instituto Tecnológico de Buenos Aires, Buenos Aires, 2020