Optisk rörelsefångst-assisterad ultraljud för pediatrisk ESWL

Incidensen av urinvägstenar hos barn har visat en uppåtgående trend under de senaste åren, och extracorporeal shock wave lithotripsy (ESWL) har blivit en av de viktigaste minimalt invasiva behandlingarna för övre urinvägstenar hos barn. För närvarande lider den kliniskt använda ultraljudsmekaniska kopplingslokaliseringsmetoden av problem som begränsad skanningsfrihetsgrad och svårigheter att intuitivt förstå det rumsliga förhållandet mellan stenen och fokuspunkten. Dessa problem leder till förlängda förlokaliseringsstider för stenar, betydande beroende av operatörens erfarenhet och en brant inlärningskurva för yngre och primärvårdsläkare, vilket i sin tur begränsar standardiseringen och den utbredda spridningen av pediatrisk ESWL.

Utifrån befintlig ESWL-utrustning konstruerar detta projekt självständigt ett "optiskt rörelsefångstassisterat ultraljudsförlokaliseringssystem." Genom att använda flerkamerainfraröd rörelsefångst för att i realtid inhämta ultraljudsprobens och chockvågskällans 3D-position och etablera ett enhetligt rumsligt koordinatsystem, uppnår systemet automatisk omvandling och visuell visning av stenens position från ultraljudsbilden till chockvågens fokuspunktskoordinater. Detta vägleder operatören att snabbt slutföra fokuspunktsförlokalisation efter att ha fritt skannat efter stenen. Resultat från preliminära fantomstudier och initiala kliniska pilotförsök indikerar att, samtidigt som den vanliga ESWL-arbetsflödet bibehålls, kan detta system signifikant förkorta den första effektiva förlokalisationstiden för pediatriska stenar från cirka 15 minuter till cirka 5 minuter, utan en signifikant minskning av stenrensningsgraden. Detta tyder på att tekniken har god ingenjörsmässig genomförbarhet och kliniska tillämpningsutsikter.

Denna studie föreslår att genomföra en enkelsjukhus, prospektiv, enkelblindad randomiserad kontrollerad klinisk prövning. Pediatriska patienter med övre urinvägstenar som är berättigade till ESWL kommer att randomiseras 1:1 till en experimentgrupp och en kontrollgrupp. Experimentgruppen kommer att använda det optiskt rörelsefångstassisterade ultraljudsförlokaliseringssystemet för stenförlokalisation, medan kontrollgruppen kommer att använda den vanliga ultraljudsmekaniska kopplingslokaliseringsmetoden.

Det **primära utfallsmåttet** är tiden till första effektiva stenförlokalisation. **Sekundära utfall** inkluderar stenrensningsgraden utvärderad med bildtagning 4 och 12 veckor postoperativt, det totala antalet frigjorda chockvågor och total energi, total procedurtid, intraoperativa och postoperativa komplikationsfrekvenser, sedering/anestesidosering och familjetillfredsställelse. Dessutom kommer studien att systematiskt utvärdera systemets inverkan på läkares inlärningskurvor och arbetsintensitet genom att analysera lokaliseringsframgångsgraden hos operatörer med olika senioritetsnivåer, inlärningskurvor (trenden för lokalisationstid mot antal fall) och subjektiva arbetsbelastningspoäng.

Den kärnvetenskapliga frågan detta projekt syftar till att besvara är: Under förutsättning att den terapeutiska effektiviteten och säkerheten för pediatrisk ESWL inte äventyras, kan optiskt rörelsefångstassisterad ultraljudsförlokalisation signifikant förbättra stenlokalisationseffektiviteten, minska operatörens arbetsbelastning och förkorta inlärningskurvan för yngre läkare, och därigenom förbättra standardiseringen och tillgängligheten av pediatrisk ESWL? De förväntade resultaten kommer att tillhandahålla en evidensbaserad grund för att optimera pediatriska ESWL-lokaliseringsmetoder och formulera relevanta tekniska standarder och utbildningsprogram. Dessutom kommer det att lägga den kliniska valideringsgrunden för framtida intelligenta litotripsystem som integrerar funktioner som intelligent identifiering och robotarms automatisk spårning.