Ultrasonografia wspomagana optycznym przechwytywaniem ruchu w pediatrycznej ESWL

Częstość występowania kamieni układu moczowego u dzieci wykazuje tendencję wzrostową w ostatnich latach, a pozaustrojowa litotrypsja falą uderzeniową (ESWL) stała się jednym z najważniejszych małoinwazyjnych zabiegów w leczeniu kamieni górnych dróg moczowych u dzieci. Obecnie powszechnie stosowany klinicznie tryb lokalizacji sprzężenia mechanicznego ultradźwięków cierpi na problemy, takie jak ograniczona liczba stopni swobody skanowania i trudności w intuicyjnym uchwyceniu przestrzennej relacji między kamieniem a ogniskiem. Problemy te prowadzą do wydłużenia czasu wstępnej lokalizacji kamienia, znacznej zależności od doświadczenia operatora oraz stromą krzywą uczenia się dla młodych lekarzy i lekarzy podstawowej opieki zdrowotnej, co ogranicza standaryzację i szerokie upowszechnienie pediatrycznej ESWL.

Bazując na istniejącym sprzęcie ESWL, projekt ten samodzielnie konstruuje „System Wstępnej Lokalizacji Ultradźwiękowej Wspomagany Optycznym Przechwytywaniem Ruchu”. Wykorzystując wielokamerowe podczerwione przechwytywanie ruchu do pozyskiwania w czasie rzeczywistym 3D pozycji sondy ultradźwiękowej i źródła fali uderzeniowej oraz ustanawiając ujednolicony przestrzenny układ współrzędnych, system osiąga automatyczną konwersję i wizualne wyświetlanie pozycji kamienia z obrazu ultradźwiękowego na współrzędne ogniska fali uderzeniowej. To prowadzi operatora do szybkiego ukończenia wstępnej lokalizacji ogniska po swobodnym przeskanowaniu w poszukiwaniu kamienia. Wyniki wstępnych badań na fantomach i początkowych klinicznych badań pilotażowych wskazują, że przy utrzymaniu rutynowego przebiegu pracy ESWL, system ten może znacząco skrócić czas pierwszej skutecznej wstępnej lokalizacji kamieni u dzieci z około 15 minut do około 5 minut, bez znaczącego spadku wskaźnika oczyszczenia z kamieni. Sugeruje to, że technologia posiada dobrą wykonalność inżynieryjną i perspektywy klinicznego zastosowania.

Badanie to proponuje przeprowadzenie jednoośrodkowego, prospektywnego, pojedynczo zaślepionego randomizowanego kontrolowanego badania klinicznego. Pacjenci pediatryczni z kamieniami górnych dróg moczowych kwalifikującymi się do ESWL będą losowo przydzielani 1:1 do grupy eksperymentalnej i grupy kontrolnej. Grupa eksperymentalna będzie używać Systemu Wstępnej Lokalizacji Ultradźwiękowej Wspomaganego Optycznym Przechwytywaniem Ruchu do wstępnej lokalizacji kamienia, podczas gdy grupa kontrolna będzie używać rutynowej metody lokalizacji sprzężenia mechanicznego ultradźwięków.

**Pierwszorzędową miarą wyniku** jest czas do pierwszej skutecznej wstępnej lokalizacji kamienia. **Wyniki drugorzędowe** obejmują wskaźnik oczyszczenia z kamieni oceniany obrazowo w 4 i 12 tygodni po operacji, całkowitą liczbę uwolnionych fal uderzeniowych i całkowitą energię, całkowity czas procedury, wskaźniki powikłań śródoperacyjnych i pooperacyjnych, dawkę sedacji/znieczulenia oraz zadowolenie rodziny. Dodatkowo, badanie systematycznie oceni wpływ systemu na krzywe uczenia się lekarzy i intensywność pracy, analizując wskaźnik sukcesu lokalizacji operatorów o różnym stażu, krzywe uczenia się (trend czasu lokalizacji w porównaniu z liczbą przypadków) oraz subiektywne wyniki obciążenia pracą.

Podstawowe pytanie naukowe, na które ten projekt ma odpowiedzieć, brzmi: Przy założeniu niepogorszenia skuteczności terapeutycznej i bezpieczeństwa pediatrycznej ESWL, czy wstępna lokalizacja ultradźwiękowa wspomagana optycznym przechwytywaniem ruchu może znacząco poprawić efektywność lokalizacji kamienia, zmniejszyć obciążenie pracą operatora i skrócić krzywą uczenia się dla młodych lekarzy, tym samym zwiększając standaryzację i dostępność pediatrycznej ESWL? Oczekiwane wyniki dostarczą podstaw opartych na dowodach dla optymalizacji trybów lokalizacji pediatrycznej ESWL i opracowania odpowiednich standardów technicznych i programów szkoleniowych. Co więcej, położy to kliniczne podstawy walidacji dla przyszłych inteligentnych systemów litotrypsji integrujących funkcje takie jak inteligentna identyfikacja i automatyczne śledzenie ramienia robota.