Optische Bewegungsverfolgung-unterstützter Ultraschall für pädiatrische ESWL

Die Inzidenz von Harnsystemsteinen bei Kindern hat in den letzten Jahren einen Aufwärtstrend gezeigt, und die Extrakorporale Stoßwellenlithotripsie (ESWL) ist zu einer der wichtigsten minimalinvasiven Behandlungen für obere Harnwegssteine bei Kindern geworden. Derzeit weist der weit verbreitete klinische Ultraschall-Mechanikkupplungs-Lokalisierungsmodus Probleme wie begrenzte Scan-Freiheitsgrade und Schwierigkeiten bei der intuitiven Erfassung der räumlichen Beziehung zwischen Stein und Fokuspunkt auf. Diese Probleme führen zu verlängerten Steinvorlokalisierungszeiten, einer erheblichen Abhängigkeit von der Erfahrung des Bedieners und einer steilen Lernkurve für junge und hausärztliche Ärzte, wodurch die Standardisierung und breite Verbreitung der pädiatrischen ESWL eingeschränkt wird.

Aufbauend auf bestehender ESWL-Ausrüstung konstruiert dieses Projekt unabhängig ein "Optisches Bewegungserfassungs-unterstütztes Ultraschall-Vorlokalisierungssystem". Durch die Nutzung von Mehrkamera-Infrarot-Bewegungserfassung zur Echtzeiterfassung der 3D-Position der Ultraschallsonde und der Stoßwellenquelle und durch die Etablierung eines einheitlichen räumlichen Koordinatensystems erreicht das System die automatische Umwandlung und visuelle Darstellung der Steinposition vom Ultraschallbild zu den Stoßwellenfokuspunktkoordinaten. Dies leitet den Bediener an, die Fokuspunktvorlokalisierung nach freier Steinsuche schnell abzuschließen. Ergebnisse aus vorläufigen Phantomstudien und ersten klinischen Pilotversuchen deuten darauf hin, dass dieses System bei Beibehaltung des routinemäßigen ESWL-Arbeitsablaufs die erste effektive Vorlokalisierungszeit für Kindersteine von etwa 15 Minuten auf etwa 5 Minuten signifikant verkürzen kann, ohne einen signifikanten Rückgang der Steinbefreiungsrate. Dies legt nahe, dass die Technologie eine gute ingenieurtechnische Machbarkeit und klinische Anwendungsaussichten besitzt.

Diese Studie schlägt vor, eine monozentrische, prospektive, einfachblinde randomisierte kontrollierte klinische Studie durchzuführen. Pädiatrische Patienten mit oberen Harnwegssteinen, die für ESWL geeignet sind, werden im Verhältnis 1:1 zufällig einer Experimentalgruppe und einer Kontrollgruppe zugeteilt. Die Experimentalgruppe wird das Optische Bewegungserfassungs-unterstützte Ultraschall-Vorlokalisierungssystem zur Steinvorlokalisierung verwenden, während die Kontrollgruppe die routinemäßige Ultraschall-Mechanikkupplungs-Lokalisierungsmethode anwendet.

Das **primäre Ergebnis** ist die Zeit bis zur ersten effektiven Steinvorlokalisierung. **Sekundäre Ergebnisse** umfassen die Steinbefreiungsrate, bewertet durch Bildgebung 4 und 12 Wochen postoperativ, die Gesamtzahl der freigesetzten Stoßwellen und Gesamtenergie, die gesamte Verfahrenszeit, intraoperative und postoperative Komplikationsraten, Sedierungs-/Anästhesiedosis und Familienzufriedenheit. Zusätzlich wird die Studie systematisch den Einfluss des Systems auf die Lernkurven und Arbeitsintensität von Ärzten bewerten, indem die Lokalisierungserfolgsrate von Bedienern mit unterschiedlichem Erfahrungsniveau, Lernkurven (der Trend der Lokalisierungszeit gegenüber der Fallzahl) und subjektive Arbeitsbelastungsscores analysiert werden.

Die zentrale wissenschaftliche Frage, die dieses Projekt beantworten möchte, ist: Kann die optische Bewegungserfassungs-unterstützte Ultraschallvorlokalisierung unter der Voraussetzung, dass die therapeutische Wirksamkeit und Sicherheit der pädiatrischen ESWL nicht beeinträchtigt wird, die Steinfokussierungseffizienz signifikant verbessern, die Arbeitsbelastung des Bedieners reduzieren und die Lernkurve für junge Ärzte verkürzen, wodurch die Standardisierung und Zugänglichkeit der pädiatrischen ESWL verbessert wird? Die erwarteten Ergebnisse werden eine evidenzbasierte Grundlage für die Optimierung der pädiatrischen ESWL-Lokalisierungsmodi und die Formulierung relevanter technischer Standards und Schulungsprogramme liefern. Darüber hinaus wird es die klinische Validierungsgrundlage für zukünftige intelligente Lithotripsiesysteme schaffen, die Funktionen wie intelligente Identifikation und Roboterarm-Automatikverfolgung integrieren.