Beyin cerrahisinde artırılmış ve sanal gerçeklik uygulamaları; Nöroanatomik çalışmalar, cerrahi pozisyonlar ve yaklaşımlar, laboratuvar ve ameliyathane ortamları
Augmented and virtual reality applications in neurosurgery; Neuroanatomy studies, surgical positions and approaches, laboratory and operating room environments
Yazar: GÖKBERK EROL
Danışman: PROF. DR. ÖMER HAKAN EMMEZ
Gazi Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Beyin ve Sinir Cerrahisi Ana Bilim Dalı / Nöroşirürji Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2023
Konu: Nöroşirürji = Neurosurgery

Özet:
Beyin ve sinir cerrahisi eğitiminde, mikrocerrahi ve nöroanatominin kapsamlı bir şekilde anlaşılması, ameliyathane ortamına aşinalık, ameliyatla ilgili hasta pozisyonu ve cerrahi yaklaşımların iyi bilinmesi çok önemlidir. Ancak, sınırlı hasta maruziyeti, artan hasta güvenliği endişeleri, bunlara bağlı olarak cerrahi vakaların sayısının azalması ve kadavralara ve laboratuvarlara erişimdeki zorluklar bu eğitimi olumsuz etkilemiştir. Sonuç olarak, beyin cerrahisi eğitimini tamamlamak için alternatif ve daha erişilebilir yöntemleri keşfetmeye ihtiyaç vardır.
Artırılmış gerçeklik (AR) uygulamaları, ameliyathane ve nöroanatomi laboratuvar ortamını simüle etmek, hastanın cerrahi pozisyonlarının sanal modellerini oluşturmak ve beynin kortikal ve beyaz cevher anatomisini tasvir etmek için kullanılabilir. Bu sanal modeller, beyin cerrahisi eğitimi için alternatif eğitim materyalleri olarak kullanışlı olabilir.
Doğru bir mekansal modelleme oluşturmak için LiDAR sensör teknolojisinden yararlanılarak ameliyathane ve laboratuvar ortamının ve hastaların cerrahi pozisyonlarının sanal temsillerini oluşturuldu. Modelleme çalışması için bir 3B modelleme uygulamasından (Scaniverse) yararlanıldı. Ek olarak, kadavra beyin spesmenlerinin ve cerrahi yaklaşımların 3B modellerini oluşturmak için aynı aplikasyonunun sunmuş olduğu fotogrametri yöntemi kullanıldı. Bu sanal modeller daha sonra eğitim amaçlı olarak artırılmış gerçeklik (AR) ve sanal gerçeklik (VR) olarak sunuldu.
Hastanın cerrahi pozisyonlarını, ameliyathane ve laboratuvar ortamını, kadavra örneklerini ve cerrahi yaklaşımlarının üç boyutlu (3B) dijital temsilleri oluşturuldu. Bu modeller, üç boyutlu anlama ve gelişmiş görselleştirme için çeşitli düzlemlerde dönme ve hareket esnekliği sunar. Ameliyathane ve laboratuvar ortamı, artırılmış gerçeklik (AR) teknolojisi kullanılarak yönlendirilebilen bir simülasyon oluşturmak için 3 boyutlu olarak işlendi. Karmaşık ayrıntılara sahip gerçekçi kadavra modelleri internet tabanlı platformlarda ve AR platformlarında sergilendi.
3B modeller oluşturmak için bu uygun maliyetli, basit ve hazır yaklaşımın kullanılması, nöroanatomi ve nöroşirürji eğitimini geliştirme potansiyeline sahiptir. Bu dijital modeller kolayca saklanabilir ve internet aracılığıyla paylaşılabilir, bu da onları dünya çapındaki beyin cerrahlarının eğitim amaçlı olarak erişebilmelerini sağlar.
Anahtar kelimeler: Fotogrametri, LiDAR, nöroanatomi, artırılmış gerçeklik, ameliyathane, cerrahi Pozisyon, 3B Model

Abstract:
A comprehensive understanding of microsurgical neuroanatomy, familiarity with the operating room environment, patient positioning in relation to the surgery, and knowledge of surgical approaches are crucial in neurosurgical education. However, challenges such as limited patient exposure, heightened patient safety concerns, decreased availability of surgical cases during training, and difficulties in accessing cadavers and laboratories have adversely impacted this education. As a result, there is a need to explore alternative and more accessible methods to supplement neurosurgical training.
Augmented reality (AR) applications can be utilized to simulate the operating room and neuroanatomy laboratory environment, create virtual models of the patient's surgical positions, and depict the cortical and white matter anatomy of the brain. These virtual models can serve as alternative educational materials for neurosurgical training.
A 3D modeling application (Scaniverse), was utilized to create virtual representations of the operating room-laboratory environment and the surgical positions of patients, utilizing LiDAR sensor technology for accurate spatial mapping. Additionally, photogrammetry was employed to generate 3D models of cadaveric brain specimens and surgical approaches. These virtual models were then presented in augmented reality (AR) and virtual reality (VR) for educational purposes.
Virtual representations in three dimensions (3D) were created to depict the patient's surgical positions, the operating room and laboratory environment, cadaver specimens, and surgical approaches. These models offer the flexibility of rotation and movement in various planes for improved visualization and understanding. The operating room and laboratory environment were rendered in 3D to create a simulation that can be navigated using augmented reality (AR) technology. Realistic cadaveric models with intricate details were showcased on internet-based platforms and AR platforms for enhanced visualization and learning. 
The utilization of this cost-effective, straightforward, and readily available approach to generate 3D models has the potential to enhance neuroanatomy and neurosurgical education. These digital models can be easily stored and shared via the internet, making them accessible to neurosurgeons worldwide for educational purposes.

Keywords: Photogrammetry, LiDAR, Neuroanatomy, Augmented Reality, Operating Room, Surgical Position, 3D Model