Дополненную реальность и масс-спектрометрию объединили для хирургических операций

1
75

Учёные из Канады разработали платформу для визуализации патологии человеческих тканей в режиме реального времени с наложением изображения с цветовой кодировкой на видеопоток. Их платформу дополненной реальности можно объединить с другими технологиями для проведения хирургических операций.

Обычно хирург определяет болезненное состояние ткани, удаляя образец, отправляя его на анализ с помощью методов окрашивания и затем получая результаты от патолога. Однако новые масс-спектрометрические зонды могут предоставлять эту информацию в течение 5–10 секунд путём анализа молекулярной сигнатуры ткани и сравнения её с профилями гистологически классифицированных типов тканей.

«Существуют всевозможные зонды, которые выполняют ту же функцию и могут очень быстро оценивать патологию, — объясняет Араш Заррин-Афсар (Arash Zarrine-Afsar), команда которого провела исследование в Университете Торонто. — Мы подумали о том, как можем использовать эту информацию об оценке патологии и повлиять на операцию». Их зонд, который хирург будет держать чуть выше ткани, испаряет метаболиты и липиды небольших молекул с помощью лазерного импульса длительностью 300 пикосекунд, чтобы создать шлейф аэрозоля. Этот шлейф собирают через трубку, которую хирург держит в другой руке, и оценивают с помощью времяпролётной масс-спектрометрии.

Дисплей дополненной реальности накладывает цветные пиксели на видеопоток в очках хирурга, чтобы отобразить диагноз ткани с задержкой в пять секунд. Пиксели окрашиваются в красный или синий цвет в зависимости от того, обнаружил зонд здоровую ткань или опухоль. Завершает программу система оптической навигации с двойной камерой и инфракрасным датчиком, который отслеживает инфракрасные диоды зонда, чтобы определить его положение. К камере, обеспечивающей видеотрансляцию хирургической зоны, тоже прикреплены ИК-датчики. Эта система отслеживания позволяет ученым соотносить положение масс-спектрометрического зонда с видеопотоком, чтобы отображать цветные пиксели на дисплее в правильном месте.

Это абсолютно прекрасная, современная технология, которая будет использоваться в будущем. Однако мы должны быть осторожны со статистическим анализом и выборкой данных, — комментирует Мартин Грутвельд (Martin Grootveld) из Университета Де Монфор в Великобритании, исследователь в области биоаналитической химии и химической патологии.

Учёные протестировали свою систему на участке нормальной ткани мозга мыши рядом с участком опухоли. Решение способно распознавать чёткую границу между ними. Но опухоли могут проникать в здоровые ткани. Это направление развития технологии:

Сигнал, который мы получаем от нашей масс-спектрометрии, на самом деле является среднестатистическим. Поэтому, если у вас есть одна раковая клетка и 999 здоровых клеток, вы, скорее всего, увидите что-то, что больше похоже на здоровые клетки, чем на рак, — говорит Заррин-Афсар. — Я хочу, чтобы сообщество работало с этим и […] сделало это исследование лучше, включив в него реальные сценарии и [их] понимание.

Команда говорит, что платформа дополненной реальности может быть адаптирована для различных хирургических приложений, объединив видеодисплей с множеством масс-спектрометрических зондов с различными функциями, например, с возможностью делать разрезы и удалять опухоли.

Я думаю, что большая проблема по-прежнему заключается в том, можем ли мы улучшить результаты с помощью этих технологий, — резюмирует Заррин-Афсар. — Это всё ещё открытый вопрос.

С подробностями исследования вы можете познакомиться в PDF.

Не пропускайте важнейшие новости о дополненной, смешанной и виртуальной реальности — подписывайтесь на Голографику в TelegramВКTwitter и Facebook!

Далее: Augmentiqs создаёт платформу с дополненной реальностью для цифровизации аналоговых микроскопов