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Operationen aller Art werden immer stärker durch Technologie unterstützt, aber in den meisten Fällen ist es immer noch ein Mensch, der das Skalpell hält – insbesondere bei heiklen und komplexen Operationen wie Wirbelsäulenoperationen. Die Technologie von Proprio erfindet die Art und Weise, wie Chirurgen die Konturen von Knochen und Gewebe sehen, verstehen und beeinflussen, neu, verbessert die Ergebnisse und rettet möglicherweise Leben.

Dies ist kein kompaktes Röntgengerät oder ein billigeres MRT. Es handelt sich um ein Live-Hilfsmittel für eine Operation, bei der Präzision und genaue, aktuelle Informationen über den Patienten von entscheidender Bedeutung sind. Das Versprechen der Technologie hat auch Investitionen nach sich gezogen: Das Unternehmen gab heute eine neue Finanzierung in Höhe von 43 Millionen US-Dollar bekannt.

Eine Verformung der Wirbelsäule entsteht, wenn ein Zustand, ein Trauma oder eine Angewohnheit dazu führt, dass die natürliche Krümmung der Wirbelsäule übergroße oder verzerrte Ausmaße annimmt. Die häufigste Ursache ist wahrscheinlich eine Skoliose, die zu einer fortschreitenden Verkrümmung der Wirbelsäule führt und unbehandelt zu schweren Behinderungen führen kann. Um dem entgegenzuwirken, wird die Wirbelsäule mit einem speziellen, mit Schrauben befestigten Metallrahmen ausgestattet, der diese Tendenz einschränkt und korrigiert und die Wirbel in eine gesündere Anordnung bringt.

Es ist nicht anders als mit einer Zahnspange – wenn die Zähne im Körper verankert wären und zwischen der Heilung und der Lähmung des Patienten nur ein Millimeter verginge. Korrekturoperationen an der Wirbelsäule sind weit verbreitet (jährlich werden etwa 1,6 Millionen dieser Art durchgeführt) und effektiv, aber es handelt sich auch um eine unglaublich schwierige und spezialisierte Arbeit.

Und obwohl im Laufe der Jahre neue Hilfsmittel entwickelt wurden, die den Eingriff sicherer und erfolgreicher machen, kann ein bestimmter Eingriff immer noch ein Dutzend Röntgenaufnahmen und andere Scans erfordern, und die Methoden, die Sinne des Chirurgen praktisch zu stärken, gehören der Vergangenheit an.

Ein Beispiel einer skoliotischen Wirbelsäule vor und nach einer Korrekturoperation.Bildnachweis:Eigen

Für die Vorbereitung sind detaillierte Bilder des Innenraums erforderlich, aber wenn sie im Operationssaal sind, können die Bilder des Patienten Tage oder Wochen alt sein, und insbesondere bei akuten Erkrankungen oder Traumata ist dies ein großes Problem. Wenn die Bilder nicht mit der Realität übereinstimmen, könnte nicht nur etwas im Körper des Patienten passiert sein, sondern es besteht auch ein erhöhtes Risiko für Schäden, wenn mit veralteten Informationen gearbeitet wird.

Wenn der Chirurg erkennt, dass sich die Situation möglicherweise geändert hat, muss der Patient in ein bildgebendes Gerät gebracht werden und alle müssen den Raum räumen. Stellen Sie sich vor, Sie würden das mitten in der Operation tun, mit allem, was dazu gehört! Dies ist nicht nur störend und zeitaufwändig für den Eingriff, sondern führt auch zu mehrfachen Strahlendosen für den Patienten und den Chirurgen, der diesem Prozess wiederholt ausgesetzt ist.

Ein Chirurg führt eine Operation mit einem Proprio Paradigm-Gerät über ihm durch.Bildnachweis:Eigen

Proprio ist ein Startup, das darauf abzielt, die Art und Weise, wie diese und andere Verfahren durchgeführt werden, völlig zu verändern, indem es detaillierte präoperative Scans auf eine Echtzeit-3D-Darstellung der Anatomie des Patienten abbildet und dabei eine komplexe Reihe von Sensoren durchläuft, die Bewegungen und Veränderungen gleichzeitig überwachen im Submillimeterbereich.

Das erste Produkt des Unternehmens, Paradigm, ist ein Echtzeit-Operationsführungsgerät, das aus einem komplexen Multikamera-Bildgeber und einem Display besteht, das genau anzeigt, was ein Chirurg wissen muss, um eine Schraube in der exakten Flugbahn einzudrehen, die zum Anbringen der Zahnspange erforderlich ist Der Wirbel kann gespalten oder das Rückenmark durchbohrt werden, wodurch der Patient verkrüppelt wird.

Zu diesem Zweck führt es eine hyperpräzise Version dessen aus, was Ihr Telefon für eine Augmented-Reality-App tun könnte, die den Raum und die Objekte um Sie herum verfolgt, um eine virtuelle Figur oder ein Möbelstück an der gewünschten Stelle zu platzieren. Obwohl es einige Systeme gibt, die so etwas bereits tun, basieren sie auf der Kombination statischer, präoperativer Bilder mit einem physischen Marker als Referenzpunkt. Im Wesentlichen verfolgen sie nicht die Physiologie des Patienten, sondern die Markierung selbst, also die Position der Wirbel usw. – eine sichere Vermutung und keine beobachtete Tatsache.

Es bedeutet auch, dass die Systeme nicht mehr wirksam sind, wenn sich die Person bewegt, sich die Operation verzögert oder die Bilder aus irgendeinem anderen Grund veraltet oder falsch ausgerichtet sind. Denken Sie daran, dass es katastrophal ist, wenn die Person nur geringfügig daneben liegt. Neurochirurgie ist keine Disziplin, in der man nur herumschaut.

Das Gerät von Proprio übertrifft diese Methoden durch sehr, sehr präzise Bildgebung und Computer Vision. Das „Prism“-Bildgebungsarray verfügt über ein halbes Dutzend Sensoren, darunter mehrere RGB-Kameras, Infrarot-Stereokameras und einen speziellen Tiefensensor.

Ich besuchte das Proprio-Büro in Seattle und sah ein live simuliertes Verfahren und einige Entwicklungsprototypen. CEO und Mitbegründer Gabriel Jones und Mitbegründer Jim Youngquist beantworteten meine verschiedenen Fragen, obwohl ich ihre Antworten nicht wörtlich notierte.

Der pädiatrische Neurochirurg, Mitbegründer und Chief Medical Officer Dr. Samuel Browd schien von dem Versprechen der Technologie wirklich begeistert und erleichtert zu sein; Natürlich ist es sein Unternehmen, aber mir war klar, dass er seine erste Pflicht gegenüber seinen Patienten ansah und den Proprio-Ansatz als einen lang erwarteten Game-Changer ansah.

Beispiele für Echtzeitbilder während eines simulierten Verfahrens.Bildnachweis:Eigen

Paradigm funktioniert auch mit präoperativen Bildern, jedoch nicht mit statischen Bildern der Positionen und Ausrichtungen der Wirbel. Stattdessen werden die Wirbel als die beweglichen, dynamischen Objekte, die sie sind, in 3D gerendert, und die Bildgebungseinheit kann ihre Positionen in Echtzeit beobachten und „registrieren“, ohne dass eine Markierung erforderlich ist. (Das „Lichtfeld“-Gespräch des Unternehmens mag einem klingeln – und tatsächlich arbeitet der ehemalige Lytro-Ingenieur Thomas Nonn an Paradigm.)

Wenn sich der Patient also bewegt oder bewegt werden muss oder aus irgendeinem Grund die Wirbel nicht genau dort sind, wo sie waren, als das MRT gemacht wurde, ist das kein Problem. Das System verfolgt sie kontinuierlich im 3D-Raum, indem es die freiliegenden Oberflächen und andere Faktoren genau beobachtet. Obwohl die Genauigkeit in einem solch variablen Kontext keine leicht zu ermittelnde Messgröße ist, gab das Unternehmen an, dass sie im „Submillimeter-Bereich“ liege.

Wie das gemacht wird, gehört zum Geheimnis des Unternehmens – ich habe mehrere Prototypen aus dem Entwicklungsprozess gesehen, mit unterschiedlicher Anzahl und Konfiguration von Kameras. Das endgültige Design für Paradigm beinhaltet die besten davon und ist natürlich auch für die Arbeit in einem Operationssaal vorbereitet.

Proprio erhielt im April die 510(k)-Zulassung von der FDA, was nicht unbedingt grünes Licht bedeutet, sondern eher so ist, als würde man sagen, man hätte eine verbesserte Version von etwas, das bereits auf dem Markt ist, das keine neuen Risiken mit sich bringt. In diesem Fall handelt es sich um Geräte für die „stereotaktische Navigation für die Wirbelsäulenchirurgie“, und das Unternehmen „führte viele Studien zur Benutzerfreundlichkeit und Leistung mit allem durch, von Tischmodellen bis hin zu Schweineproben und menschlichen Kadavern“.

Der nächste Schritt besteht dann darin, die Plattform zu kommerzialisieren, indem sie in möglichst vielen Operationssälen installiert wird und die ersten Fälle am Menschen durchgeführt werden. Das erfordert viel Herstellung, Tests, Schulung und Support – nur wenige chirurgische Hilfsmittel sind „einstellen und vergessen“-Geräte. Allerdings gehen sie davon aus, dass die ersten Eingriffe in diesem Sommer in Partnerkrankenhäusern stattfinden werden.

Das Proprio Paradigm-Gerät und die Tür zum „Präzisionslabor“ des Unternehmens.Bildnachweis:Eigen

Doch während die Navigation in der Wirbelsäulenchirurgie die erste und klarste Anwendung der Technologie ist, handelt es sich möglicherweise nur um den ersten Schritt des Unternehmens. Es besteht natürlich die Möglichkeit, die Fähigkeiten des Geräts auf andere schwierige Operationen anzuwenden – obwohl es speziell für Eingriffe an der Wirbelsäule entwickelt wurde, wäre die gleiche Methode beispielsweise bei der Gelenkrekonstruktion hilfreich.

Doch aus dem unvermeidlichen „Datenspiel“ könnte ein noch größerer Wert entstehen, obwohl die Chirurgie ein Bereich ist, in dem ein solches Spiel dringend benötigt wird. Die Ausbildung neuer Chirurgen ist ein langer und schwieriger Prozess, und es mangelt eindeutig an umfassenden Daten zu einem bestimmten Eingriff. Es kann Videos unterschiedlicher Qualität und Aktualität geben oder auch nicht. Aber eine hochpräzise Erfassung und Analyse von Vorgängen ist seltener als man denkt, und die verfügbaren Daten sind auch in anderer Hinsicht begrenzt.

Der Paradigm-Imager sammelt eine enorme Menge an Daten, die auf unzählige Arten genutzt werden können (natürlich unter Einhaltung der Gesetze und Ethik zur Patientenvertraulichkeit). Schulungen liegen auf der Hand, aber das Team zeigte auch, wie durch die Kombination von Daten aus Hunderten früherer Operationen und Ergebnissen mit der Echtzeitverfolgung des Patienten eine Vorhersage oder Prognose darüber erstellt werden kann, wie ein Eingriff verbessert werden könnte. Es ist vielleicht selbst für ein erfahrenes Auge nicht offensichtlich, aber die Platzierung einer Schraube um einen Millimeter oder das Anziehen eines Drahtes um ein Haar mehr kann den Unterschied ausmachen, ob eine Folgeoperation erforderlich ist oder nicht.

Es besteht auch die Möglichkeit, die Chirurgen und Werkzeuge selbst zu verfolgen; Treten beispielsweise Komplikationen auf, kann der Eingriff von Anfang bis Ende in hochauflösendem 3D verfolgt und im Nachhinein die Ursache der Probleme geklärt werden. Und für die unvermeidlichen Fragen der Versicherung, Kunstfehler usw. könnte es auch verwendet werden, um klar zu zeigen, dass ein Instrument ordnungsgemäß oder überhaupt nicht verwendet wurde, oder dass es diese Person und nicht jene war, die einen Fehler gemacht hat.

Auch wenn diese Fähigkeiten derzeit nur fiktiv sind (die Videos, die mir gezeigt wurden, waren Modelle), sind sie sicherlich möglich, aber mit einem Gerät wie dem Paradigm, das auf jede Operation herabblickt und eine enorme Menge an Daten produziert. Während das Konzept von außerhalb des OPs vielleicht etwas abstoßend wirkt, schien Dr. Browd zu glauben, dass es viele Leben retten und diese Verfahren schneller, besser und billiger machen würde.

Die datengesteuerte Gesundheitsversorgung geht über elektronische Aufzeichnungen und Telemedizin hinaus – und sogar Roboteroperationen. Es gibt Raum für die Technologie, um viele Verfahren sowohl für den Patienten als auch für den Chirurgen zu verbessern, wenn die verständliche Zurückhaltung, sich von bewährten Methoden zu trennen, überwunden werden kann.

Die 43-Millionen-Dollar-B-Runde des Unternehmens kam von den neuen und bestehenden Investoren DCVC, BOLD Capital Partners, Bird B. AG, Cota Capital, Intel und HTC.