Optisk Motion Capture-assisteret ultralyd til pædiatrisk ESWL

Forekomsten af urinvejssten hos børn har vist en stigende tendenc i de seneste år, og ekstracorporeal shockwave lithotripsi (ESWL) er blevet en af de vigtigste minimalt invasive behandlinger for øvre urinvejssten hos børn. Den klinisk udbredte ultralydsmekaniske koblingslokaliseringsmetode lider i øjeblikket af problemer som begrænset scanningfrihedsgrader og vanskeligheder med intuitivt at forstå den rumlige relation mellem stenen og brændpunktet. Disse problemer fører til forlænget stenprelokaliserings-tid, betydelig afhængighed af operatørens erfaring og en stejl læringskurve for unge og primære læger, hvilket begrænser standardiseringen og udbredelsen af børne-ESWL.

Baseret på eksisterende ESWL-udstyr konstruerer dette projekt selvstændigt et "Optisk bevægelsesfangst-assisteret ultralydspre-lokaliseringssystem." Ved at anvende flerkamera-infrarød bevægelsesfangst til at opnå ultralydssonens og shockwave-kildens 3D-pose i realtid og etablere et fælles rumligt koordinatsystem opnår systemet automatisk konvertering og visuel visning af stenens position fra ultralydsbilledet til shockwave-brændpunktets koordinater. Dette vejleder operatøren til hurtigt at fuldføre brændpunkts-prelokalisation efter fri scanning efter stenen. Resultater fra foreløbige fantomstudier og indledende kliniske pilotforsøg indikerer, at mens den rutinemæssige ESWL-arbejdsgang opretholdes, kan dette system betydeligt forkorte den første effektive prelokaliserings-tid for børnestens fra cirka 15 minutter til omkring 5 minutter, uden et betydeligt fald i stenfjerringsraten. Dette tyder på, at teknologien har god ingenimæssig gennemførlighed og klinisk anvendelsespotentiale.

Dette studie foreslår at gennemføre en single-center, prospektiv, single-blind randomiseret kontrolleret klinisk undersøgelse. Børnepatienter med øvre urinvejssten, der er egnet til ESWL, vil blive tilfældigt tildelt 1:1 til en eksperimentel gruppe og en kontrolgruppe. Den eksperimentelle gruppe vil bruge det optiske bevægelsesfangst-assisterede ultralydspre-lokaliseringssystem til stenprelokalisation, mens kontrolgruppen vil bruge den rutinemæssige ultralydsmekaniske koblingslokaliseringsmetode.

Det **primære udfaldsmål** er tiden til første effektiv stenprelokalisation. **Sekundære udfald** inkluderer stenfjerringsraten evalueret ved billeddannelse 4 og 12 uger efter operationen, det samlede antal afgivne shockwaves og total energi, total proceduretid, intraoperative og postoperative komplikationsrater, sedering/anæstesi-dosis og familietilfredshed. Derudover vil studiet systematisk evaluere systemets indflydelse på lægens læringskurver og arbejdsintensitet ved at analysere lokaliseringssuccesraten for operatører med forskellig anciennitetsniveauer, læringskurver (trenden for lokaliserings-tid versus antal tilfælde) og subjektive arbejdsbelastningsscore.

Det centrale videnskabelige spørgsmål, dette projekt sigter mod at besvare, er: Under forudsætning af ikke at kompromittere den terapeutiske effektivitet og sikkerhed af børne-ESWL, kan optisk bevægelsesfangst-assisteret ultralydspre-lokalisation betydeligt forbedre stenlokalisationseffektiviteten, reducere operatørens arbejdsbelastning og forkorte læringskurven for unge læger, og derved forbedre standardiseringen og tilgængeligheden af børne-ESWL? De forventede resultater vil give et evidensbaseret grundlag for at optimere børne-ESWL-lokaliseringsmetoder og udforme relevante tekniske standarder og træningsprogrammer. Desuden vil det lægge det kliniske valideringsgrundlag for fremtidige intelligente lithotripsissystemer, der integrerer funktioner som intelligent identifikation og robotarm automatisk opsporing.