CAI Neurosurgical Operation (brain abscess resection) Virtual Simulation Simple neuronavigator

1. CAI Neurosurgical Operation(brain abscess resection)Virtual SimulationSimple neuronavigator Col.SupakijsSanguandekulM.D.Neurosurgeon PMK hospital

2. Content • Objective • Excellence surgery • Successful excellence surgical development project series • Surgical learning module • Virtual simulation Of neurosugical operation:Brain abscess resection • Simple neuronavigator • Neurosurgical operative models • Operative simulation : Surgical technic of Brain abscess resection picture& VDO clip • Quiz

3. Objective • Understanding of Excellence surgery Virtual reality simulation of neurosurgical procedure: Brain abscess resection Simple neuronavigator Neurosurgical operative models Neurosurgical technic :Brain abscess resection • Neurosurgical skill training

4. 3 In 1 Simple neuronavigator CAI Navigator Simulator

5. Excellence Surgery 1.ผลสำเร็จสูง(High success rate) การผ่าตัดปลอดภัย ไม่ก่อให้เกิดอันตราย(Patient safety,No surgical mortality) อัตราตาย ,พิการ,โรคแทรกซ้อนต่ำ(Low morbidity,mortality,complication) การฟื้นตัวสูงสุดรวดเร็ว(Maximized recovery) ลดระยะเวลาอยู่ใน รพ.(Short length of stay in hospital) ความถูกต้อง,แม่นยำ,คุ้มค่า,มีประสิทธิภาพ,มีมาตรฐานของการรักษาโรค(Validity,Accuracy, Cost-Effective, Standard of treatment) 2.คำนึงถึงความเป็นมนุษย์และจริยธรรม(Human right,Ethic) 3.กระบวนการดูแลผู้ป่วยที่ดี(Good Surgical Service) 4แพทยศาสตร์ศึกษาที่เป็นเลิศ(Good Surgical education) ผลิตบุคลากรทางการแพทย์อันเป็นเลิศ Good knowledge , Surgical skill, Ethic 5.การศึกษาวิจัยและพัฒนาอย่างต่อเนื่อง(Continuous research&development)

6. Excellence Surgery

7. Successful Excellence surgical development project series 3Aspects of developmentfor Excellence Surgery ๑.ด้านความรู้(Knowledge) E-learning Research series Genius formation Excellence Neurosurgical quality ๒.ด้านจริยธรรม(Ethic) Empowering ethic in medical education(Good surgical practice,patient safety) Ethic E-larning &Research series ๓.ด้านทักษะการผ่าตัด(Surgical skill,technic) Virtual reality for neurosugical operative simulation Simple virtual reality neuronavigator Neurosurgical practice models Computer Assist Instruction (CAI) for surgical operation Neurosurgical equipment

8. Surgical learning Module • For patient safety ,Excellent Practice :step of learning&skill training • Knowledge:learning: Active learn(Self direct):Textbook,E-learning Practice&feedback Research Passive learn:Lecture ,Problem based learning(PBL) • Operative Skill: Computer assist Instruction for operative training Operative Model Cadaveric dissection • Observe real operation • Practice in real human under supervision • Practice in real human

9. The virtual reality for neurosugical operative simulation การผ่าตัดเสมือนจริง เพื่อฝึกการผ่าตัดและวางแผนก่อนการผ่าตัดจริงในมนุษย์ โดยใช้ 1.Simple neuronavigatorเครื่องกำหนดตำแหน่งในสมองเสมือนจริงอย่างง่าย (Projector VR) ใช้ได้ทั้ง Preoperative planning &operative simulation,Intraoperative navigator 2.Neurosurgical practice model:Brain abscess หุ่นฝึกผ่าตัดฝีในสมอง 3.Computer Assist Instruction Surgical operation at surgical siteคอมพิวเตอร์ช่วยการฝึกผ่าตัดโดยฉายภาพจำลองการผ่าตัดไปยังส่วนศีรษะที่ตำแหน่งจะผ่าตัดเพื่อศึกษาเทคนิคการผ่าตัดก่อนลงมือผ่าตัดจริง

10. Virtual reality neurosurgical operative simulation

11. Virtual reality simulation การจำลองความเสมือนจริง 1.)นำผู้ชมเข้าสู่โลกเสมือนจริง(Real person to Cybersimulation) โดยรับรู้ผ่านเครื่องสร้างภาพ3มิติที่ใช้หมวกสวมใส่(Head mount),จอภาพคอมพิวเตอร์หรือโทรทัศน์(Monitor),เครื่องฉายภาพ(Projector),ห้อง หรือโรงภาพยนตร์3มิติ(Theatre or Cyber space) 2.)นำโลกเสมือนจริงมาสู่ผู้ชม(Cyber simulation to real person) สร้างภาพที่ยังไม่เกิดขึ้นจริงให้ผู้ชมรับรู้(Cyber to real)บนสิ่งแวดล้อมหรือร่างกายจริง แสดงภาพไปยังของจริง โดยนำสัญญาณจากกล้องหรือเครื่องมือรับภาพของจริงมาประมวลผลและสร้างภาพโดยโปรแกรมคอมพิวเตอร์กราฟฟิค แล้วส่งสัญญาณภาพผ่านอุปกรณ์แสดงภาพ(Projector)ไปยังของจริง สร้างภาพเชิงซ้อนมองทะลุสิ่งกีดขวาง(Internal viewing (see through)Simulation),การซ่อนพราง(External covering:Stealth) การสร้างแบบจำลองสิ่งก่อสร้าง(Cyber construction)บนของจริง(สถานที่,วัตถุ,ร่างกาย,สิ่งแวดล้อมจริง เป็นต้น)

12. Cyber simulation to real person

13. เครื่องกำหนดตำแหน่งในสมอง(Neuronavigator)เครื่องกำหนดตำแหน่งในสมอง(Neuronavigator) เครื่องกำหนดตำแหน่งในสมองพัฒนามาเป็นลำดับจากการใช้เฟรมติดศีรษะเป็นไม่ต้องใช้เฟรม • Framebased stereotactic surgery • Framelessstereotactic surgery Robot arm Infrared based Virtual simulation • Simple VR neuronavigator ใช้เครื่องฉายภาพแบบพกพา(Projector baseVirtual reality simulation) จำลองภาพเสมือนจริงสมองและพยาธิสภาพ (สร้างทั้ง2มิติ และ3มิติ)แสดงภาพไปยังร่างกายจริงของผู้ป่วยเหมือนการมองทะลุผิวหนังเห็นอวัยวะภายใน(Internal viewing,See through image fusion simulation) ทำให้ง่ายต่อการผ่าตัด เพิ่มความถูกต้องแม่นยำและความปลอดภัยแก่ผู้ป่วย ง่าย(ลดความยุ่งยากและข้อผิดพลาดจากการติดตั้งแกนอ้างอิงและการใช้อินฟราเรด )สะดวกต่อการใช้งาน

14. Simple neuronavigator

15. Advantage of simple VR neuronavigator จุดเด่นเครื่องกำหนดตำแหน่งสมอง การใช้งานง่าย ขนาดเล็ก สร้างภาพจำลองเสมือนจริง เห็นได้ที่ตำแหน่งที่จะผ่าตัดบนร่างกายผู้ป่วยช่วยให้เห็นอวัยวะภายในกะโหลกศีรษะ, ราคาถูก สามารถทดลองผ่าตัดกับหุ่นจำลองเสมือนจริง, สามารถแสดงเทคนิคการผ่าตัดเพื่อการเรียนการสอนด้านศัลยกรรมและใช้วางแผนก่อนผ่าตัด,ลดขั้นตอนและค่าใช้จ่ายจากการใช้ Infraredbase stereotactic navigator (ค่าMRI2 ครั้ง) 3in1 :Navigator,Simulator,Computer Assist Instruction(CAI) ส่วนประกอบ 1)เครื่องฉายภาพ(Projector),2)คอมพิวเตอร์พกพา(Note book or netbook),3)โปรแกรมสร้างภาพ2-3มิติ(2-3D simulation program),4)กล้องบันทึกภาพ(Camera or VDO recording),5)ภาพตรวจวินิจฉัยCT or MRI,MRA,MRV ส่วนสมองผู้ป่วยจริง

16. Method of Simple neuronavigator&simulator 1.) สร้างภาพเสมือนจริง(2-3D construction)ของสมองที่เห็นแต่ละตำแหน่งที่สำคัญ พยาธิสภาพจำลองจากภาพถ่ายผู้ป่วยจริงCT,MRI 2.)วางแผนผ่าตัด(Pre operative planning)สร้างภาพจำลองการผ่าตัดจริง กำหนดเป้าหมาย(Target pointing)ตำแหน่งที่จะผ่าตัดบนผิวหนังศีรษะ กำหนดตำแหน่งที่ผิวหนังที่จะเปิดกะโหลก ความสัมพันธ์ของพยาธิสภาพในสมอง และตำแหน่งที่สำคัญในสมอง กำหนดเส้นทางที่จะผ่าตัดเข้าหาพยาธิสภาพ ร่องสมองหรือส่วนของสมองที่จะเข้าหาพยาธิสภาพ สร้างทิศทางจากผิวหนังสู่ตำแหน่งพยาธิสภาพ 3.)สร้างหุ่นจำลองเสมือนจริง(Construct surgical operative model) เหมือนผู้ป่วย มีพยาธิสภาพตรงกับตำแหน่งจริง 4.)ทดลองใช้เครื่องกำหนดตำแหน่งในสมองกับการผ่าตัดเสมือนจริงกับหุ่นจำลอง(Virtual reality practice for Preoperative surgical simulation) แล้วลงมือผ่าตัดจริงกับหุ่นจำลอง 5.)บันทึกภาพการผ่าตัดกับหุ่นจำลองเพื่อนำไปสร้างภาพยนต์จำลองการผ่าตัดฉายไปยังตำแหน่งที่จะผ่าตัด(CAI at surgical site:simulator movie)ผู้ป่วยจริง เพื่อฝึกสอนเทคนิคการผ่าตัดแก่แพทย์ประจำบ้าน 6.)จัดตำแหน่งProjector เพื่อฉายภาพให้สัดส่วนตรงกับตำแหน่งศีรษะหุ่นหรือผู้ป่วยจริง แล้วศึกษาขั้นตอนการผ่าตัด แล้วจึงผ่าตัดจริง

17. 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

18. Target pointing &planing

19. 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

20. Neurosurgical operative models • โครงการพัฒนาหุ่นจำลองเพื่อการฝึกผ่าตัดทางระบบประสาท (Neurosurgical operative model) เริ่มดำเนินการตั้งแต่2006ภายใต้แนวคิดสร้างหุ่นจำลองผลิตขึ้นเองภายในประเทศ 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 • ใช้หุ่นจำลองร่วมกับเครื่องกำหนดตำแหน่งในสมองเพื่อการผ่าตัดเสมือนจริง (Virtual reality: Simple neuronavigator &neurosurgical model for neurosurgical operative simulation)เริ่มจากการจำลองการผ่าตัดฝีในสมองเสมือนจริง สร้างหุ่นจำลองฝีในสมองที่มีฝีสมองตรงกับตำแหน่งจริงจากภาพถ่ายCT brain • สร้างส่วนประกอบ โครงสร้างภายนอก(Extracranial structure),โครงสร้างภายในกะโหลก(Intracranial structure),พยาธิสภาพ(Pathological lesion) • ฝึกผ่าตัดเช่นเดียวกับการผ่าตัดจริงในมนุษย์

21. Artificial skull&brain

22. Operative navigator at surgical site

23. Surgical virtual simulation

24. 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

25. 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

26. Head position

27. Drapping

28. Scalp opening

29. Skull opening (craniotomy)

30. Skull remove

31. Dura opening

32. Corticotomy (Transulcus)

33. Pus aspiration

34. Abscess resection

35. Abscess remove

36. Complete resection&Bleeding control

37. Resection

38. Skull closure

39. Scalp closure

40. VDO Dura opening

41. VDO Transulcus approach

42. VDO Brain abscess aspiration

43. VDO Brain abscess resection

44. Quiz • What is virsual simulation,Excellence surgery • Describe the Advantage of simple neuronavigator • Describe the Surgical technic of brain abscess resection