Simple Virtual Simulation neuronavigator Col.Supakijs Sanguandekul M.D. Neurosurgeon PMK hospital

Content Objective Excellence surgery Virtual reality simulation Projector base navigator Matherial &Method Result Benefit Future development

Objective To create 1.)The simple (projector based)neuronavigator 2.) The neurosurgical virtual reality simulation(Demonstrate the brain abscess resection) and report the successful result

Objective Multipurpose of new simple VR neuronavigator 1. Assist operation:Navigator 2. Preoperative planning 3. Inform&consent with simulation 4. Neurosurgical operative skill training 5. Telesurgical education(CAI:Computer Assist Operation) via internet

Objective Understanding of Excellence surgery Virtual reality simulation of neurosurgical procedure(demonstrate by Brain abscess resection) Simple neuronavigator Neurosurgical operative Neurosurgical skill training

3 In 1 Simple neuronavigator CAI Navigator Simulator

Excellence Surgery 1.High success rate Patient safety,No surgical mortality Low morbidity,mortality,complication maximized recovery,Short length of stay in hospital, Validity,Accuracy, Cost-Effective, Standard of treatment 2.Human right,Ethic 3.Good Surgical Service 4Good Surgical education Good knowledge, Surgical skill, Ethic 5.Continuous research&development)

Excellence Surgery Operative skill Ethic Excellence Surgery Knowledge

The virtual reality simulation of neurosugical procedure For surgical skill training with real operative situation 1.Simple neuronavigator เครื่องกำหนดตำแหน่งในสมองเสมือน จริงอย่างง่าย (Projector VR) ใช้ได้ทั้ง Preoperative planning &operative simulation,Intraoperative navigator 2.Neurosurgical practice model :Brain abscess หุ่นฝึกผ่าตัดฝีใน สมอง 3.Computer Assist Instruction Surgical operation at surgical site คอมพิวเตอร์ช่วยการฝึกผ่าตัดโดยฉายภาพจำลองการผ่าตัดไป ยังส่วนศีรษะที่ตำแหน่งจะผ่าตัดเพื่อศึกษาเทคนิคการผ่าตัดก่อน ลงมือผ่าตัดจริง

Virtual reality neurosurgical operative simulation

Virtual reality simulation การจำลองความเสมือนจริง 1.) นำผู้ชมเข้าสู่โลกเสมือนจริง (Real person to Cyber simulation) โดยรับรู้ผ่านเครื่องสร้างภาพ 3 มิติที่ใช้หมวกสวมใส่ (Head mount), จอภาพ คอมพิวเตอร์หรือโทรทัศน์ (Monitor), เครื่องฉายภาพ (Projector), ห้อง หรือโรง ภาพยนตร์ 3 มิติ (Theatre or Cyber space) 2.) นำโลกเสมือนจริงมาสู่ผู้ชม (Cyber simulation to real person) แสดงภาพ (Projector) ไปยังของจริง สร้างภาพเชิงซ้อนมองทะลุสิ่งกีดขวาง (Internal viewing (see through)Simulation), สร้างภาพที่ยังไม่เกิดขึ้นจริงให้ผู้ชมรับรู้ (Cyber to real) บนสิ่งแวดล้อมหรือ ร่างกายจริง แสดงภาพไปยังของจริง โดยนำสัญญาณจากกล้องหรือเครื่องมือ รับภาพของจริงมาประมวลผลและสร้างภาพโดยโปรแกรมคอมพิวเตอร์กราฟ ฟิค แล้วส่งสัญญาณภาพผ่านอุปกรณ์แสดงภาพ (Projector) ไปยังของจริง สร้างภาพเชิงซ้อนมองทะลุสิ่งกีดขวาง (Internal viewing (see through)Simulation), การซ่อนพราง (External covering:Stealth) การสร้าง แบบจำลองสิ่งก่อสร้าง (Cyber construction) บนของจริง ( สถานที่, วัตถุ, ร่างกาย, สิ่งแวดล้อมจริง เป็นต้น )

Cyber simulation to real person

Neuronavigator Framebased stereotactic surgery Frameless stereotactic surgery Robot arm Infrared based Virtual simulation Simple VR neuronavigator ใช้เครื่องฉายภาพแบบพกพา (Projector base Virtual reality simulation) จำลองภาพเสมือนจริงสมองและ พยาธิสภาพ ( สร้างทั้ง 2 มิติ และ 3 มิติ ) แสดงภาพไปยังร่างกายจริง ของผู้ป่วยเหมือนการมองทะลุผิวหนังเห็นอวัยวะภายใน (Internal viewing,See through image fusion simulation) ทำให้ง่ายต่อการ ผ่าตัด เพิ่มความถูกต้องแม่นยำและความปลอดภัยแก่ผู้ป่วย ง่าย ( ลดความยุ่งยากและข้อผิดพลาดจากการติดตั้งแกนอ้างอิงและ การใช้อินฟราเรด ) สะดวกต่อการใช้งาน

Simple neuronavigator

Advantage of simple VR neuronavigator Advantage Easy,small,portable,wireless,cheap,Intracranial simulation show on real human site,combine with surgical model for operative simulation,use in anywhere and time and multipurpose :inform&consent,preoperative planning,operative navigator,simple(not need to do MRI 2times as infrared base navigator) 3in1 :Navigator,Simulator,Computer Assist Instruction(CAI)

Simple navigator Composition 1)Portable Projector 2)Note book or netbook 3)2-3D simulation program 4)Camera or VDO recording 5)CT or MRI,MRA,MRV

Method of Simple neuronavigator&simulator 1.) สร้างภาพเสมือนจริง (2-3D construction) ของสมองที่เห็นแต่ละตำแหน่งที่ สำคัญ พยาธิสภาพ จำลองจากภาพถ่ายผู้ป่วยจริง CT,MRI 2.) วางแผนผ่าตัด (Pre operative planning) สร้างภาพจำลองการผ่าตัดจริง กำหนดเป้าหมาย (Target pointing) ตำแหน่งที่จะผ่าตัดบนผิวหนังศีรษะ กำหนดตำแหน่งที่ผิวหนังที่จะเปิดกะโหลก ความสัมพันธ์ของพยาธิสภาพใน สมอง และตำแหน่งที่สำคัญในสมอง กำหนดเส้นทางที่จะผ่าตัดเข้าหาพยาธิ สภาพ ร่องสมองหรือส่วนของสมองที่จะเข้าหาพยาธิสภาพ สร้างทิศทางจาก ผิวหนังสู่ตำแหน่งพยาธิสภาพ 3.) สร้างหุ่นจำลองเสมือนจริง (Construct surgical operative model) เหมือน ผู้ป่วย มีพยาธิสภาพตรงกับตำแหน่งจริง 4.) ทดลองใช้เครื่องกำหนดตำแหน่งในสมองกับการผ่าตัดเสมือนจริงกับ หุ่นจำลอง (Virtual reality practice for Preoperative surgical simulation) แล้ว ลงมือผ่าตัดจริงกับหุ่นจำลอง 5.) บันทึกภาพการผ่าตัดกับหุ่นจำลองเพื่อนำไปสร้างภาพยนต์จำลองการผ่าตัด ฉายไปยังตำแหน่งที่จะผ่าตัด (CAI at surgical site:simulator movie) ผู้ป่วยจริง เพื่อฝึกสอนเทคนิคการผ่าตัดแก่แพทย์ประจำบ้าน 6.) จัดตำแหน่ง Projector เพื่อฉายภาพให้สัดส่วนตรงกับตำแหน่งศีรษะหุ่นหรือ ผู้ป่วยจริง แล้วศึกษาขั้นตอนการผ่าตัด แล้วจึงผ่าตัดจริง 7.) ประเมินผลการผ่าตัด ตวามแม่นยำ, ข้อผิดพลาด, ความพึงพอใจ

Preoperative planning by simple neuronavigator Planning process 1.Input image 2.Image reconstruction Target Pathologic lesion Eloquent area Entry point&Target point Approach Direction Scalp incision Cranial openning line 3.Output image Via Projector

Target pointing &planing

Operative planning Patient head position & drapping&aseptic preparation ofskin Surgical approach Bleeding control Anatomical barrier opening Scalp incision Skull opening Dura opening Cranial opening via transgyrus,transsulcus,transcistern Pathological resection Anatomical barrier Closing

Neurosurgical operative models โครงการพัฒนาหุ่นจำลองเพื่อการฝึกผ่าตัดทางระบบประสาท (Neurosurgical operative model) เริ่มดำเนินการตั้งแต่ 2006 ภายใต้แนวคิด สร้างหุ่นจำลองผลิตขึ้นเองภายในประเทศ Reduced Iatrogenic complication,Useful&Real practice,easy&Ready to use,Cheap,Recycle,Innitiation innovation(not copy),Continuous development of quality of innovation,Instead of cadaver,animal ใช้หุ่นจำลองร่วมกับเครื่องกำหนดตำแหน่งในสมองเพื่อการผ่าตัด เสมือนจริง (Virtual reality: Simple neuronavigator &neurosurgical model for neurosurgical operative simulation) เริ่มจากการจำลองการผ่าตัดฝีใน สมองเสมือนจริง สร้างหุ่นจำลองฝีในสมองที่มีฝีสมองตรงกับตำแหน่งจริง จากภาพถ่าย CT brain สร้างส่วนประกอบ โครงสร้างภายนอก (Extracranial structure), โครงสร้าง ภายในกะโหลก (Intracranial structure), พยาธิสภาพ (Pathological lesion) ฝึกผ่าตัดเช่นเดียวกับการผ่าตัดจริงในมนุษย์

Artificial skull&brain

Operative navigator at surgical site

Surgical virtual simulation

Setting of navigator Set distance for proper image fiting with real head Project the image at the appropriate part of head Mark the entry point and target point

Inform&Consent with navigator Show the real operative simulation at the real patient’s surgical site (head)

CAI :NEUROSURGICAL OPERATIVE SIMULATION Show the neurosurgical operative simulation :motion picture at the surgical site(head)

Brain abscess resection procedure Head position Target point Drapping Scalp opening Skull opening (Craniotomy) Dural opening Cotical (Transulcus )dissection Pus aspiration Abscess resection Dura skull skin closure

Result New neuronavigator is easy to use and have accurately demonstrate lesion that can see through skin at the patient head(model), The Virtual simulation of brain abscess resection was completely performed.The projector base navigation assist the operation without error.No iatrogenic complication was detected,Resident and staff were appliciated to used it.

Benefit 1.)simple portable navigator create and use 2.)low cost 3.)New concept of multipurpose,everywhere,time 4)Improve Quality of surgical education and surgical skill practice 5) Excellence surgery for all human being

Future development Low cost,high technology:Real time Internal viewing by multimodal internal body scanning,small size multifunction projector Fetal surgery New wireless endoscope Excellence surgery

Thank you Problem leading to Development Present planning for future Success Every movement have it’s target Excellence surgery for all human being