Sviluppo di uno strumento di supporto per la pianificazione chirurgica preoperatoria in realtà mista per interventi di rimozione di tumori cerebrali

Preoperative planning is a crucial part for the success of a surgical intervention to reduce intra and post-operative complications as much as possible, especially for a critical and challenging procedure, as brain tumor removal. Routinely, the craniotomy procedure and the incision size depend on the surgeon’s experience and intuition because there is no possibility to try the procedure before the actual surgery begins. To address this challenge, it has been developed a mixed reality application that allows the surgeon to fully plan the intervention through a mixed reality tool. The surgeon will be able to explore the clinical images of the patient (DICOM) and try the surgical steps on the virtual anatomy of the patient. The surgical simulator is supported by a mechanical simulation based on real-time finite elements method, implemented using the software SOFA; in particular, this software was chosen because of its flexibility in being embedded within a commonly used interpreter (i.e. python) that lead to the possibility to develop a connection protocol that interfaced the results of the simulation to make them visible within the holographic application. The holographic representation was made using the Microsoft HoloLens mixed reality headset.

La fase di pianificazione preoperatoria è una parte cruciale per la buona riuscita di un intervento chirurgico al fine di ridurre il più possibile le complicanze intra e post-operatorie, soprattutto nel caso di una procedura complessa e impegnativa, come la rimozione di un tumore al cervello. La craniotomia e la dimensione dell’incisione dipendono tipicamente dall’esperienza del chirurgo in quanto non è possibile sperimentare la procedura studiata prima dell’inizio dell’intervento chirurgico. Per superare questi limiti, nel presente lavoro è stata sviluppata un’applicazione in realtà mista che permette al chirurgo di pianificare e simulare l’intervento interamente mediante l’utilizzo di un visore olografico. Il chirurgo può esplorare le immagini cliniche del paziente (DICOM) e testare i passaggi della procedura chirurgica sui modelli olografici 3D paziente specifico. Il simulatore chirurgico si basa sull’ utilizzo di un software di simulazione real-time SOFA framework. In particolare, la scelta di tale software è stata guidata dalla flessibilità di questo nell’essere incorporato all’interno di un interprete comunemente utilizzato (e.g. python) e da qui sviluppare un protocollo di connessione che interfacciasse i risultati della simulazione per renderli visibili all’interno dell’applicazione olografica. La rappresentazione olografica è stata effettuata utilizzando il visore per realtà mista Microsoft HoloLens.