Photoacoustic Image Guidance of Hysterectomies

子宫切除术的光声图像指导

基本信息

  • 批准号:
    10586827
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 35.94万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-08-01 至 2027-05-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary Ureteral injury represents one of the most serious complications of pelvic surgery, with a majority of these injuries occurring during gynecological procedures. This injury is particularly problematic during hysterectomies because of the proximity between the ureter and nearby blood vessels. One barrier to progress is the absence of clinically available technology to identify relative positions of the ureter, uterine arteries, and tool tips with suf- ficient depth penetration and image contrast. We previously demonstrated that photoacoustic imaging achieves simultaneous detection of critical structures with approximately 25-30 dB contrast at centimeter depths, allowing for complete avoidance of the ureter and better targeting of the uterine arteries. However, to advance this tech- nology into surgical practice, we need to establish the optical, acoustic, and navigation parameters necessary to achieve optimal detection of tool tips, blood vessels, and ureters. Optimizing photoacoustic imaging system designs and providing informative real-time feedback during hysterectomies will enable these surgeries to be performed without the complications that are typically associated with ureteral injuries, including extensive re- peat surgeries, complete kidney failure, sepsis, acute renal insufficiency, and patient death. Our long-term goal is to develop guidance technology to differentiate critical structures in real-time during surgery. The overall objective of this proposal is to establish optimal parameters to advance photoacoustic technol- ogy toward differentiation of ureters, uterine arteries, and tool tips during hysterectomies. Aim 1 of this project will define the light delivery requirements for optimal visibility of laparoscopic surgical tool tips and underlying structures. Aim 2 will integrate and optimize sound reception components and parameters for photoacoustic imaging of the ureter, uterine artery, and tool tips. Aim 3 will pursue in vivo demonstrations of robotic hysterec- tomy navigation with photoacoustic imaging system components. These three aims will be tested independently with a combination of simulation, cadaver, swine, and human patient studies, resulting in multiple possibilities for deploying the proposed technology. Successful completion of the proposed project will establish a series of viable photoacoustic imag- ing system designs to enable ureter avoidance during hysterectomies. This project is innovative because of the novel integration and refinement of photoacoustic approaches and techniques to distinguish the ureter from the uterine artery. The project results are anticipated to have a significant impact on patients undergoing laparoscopic hysterectomies, robotic hysterectomies, and other robotic surgeries (e.g., radical prostatectomies, thoracic surgeries), with possible extensions to additional surgeries wherein critical structures reside in close proximity. The proposed research aligns with NIBIB’s mission to accelerate the application of biomedical tech- nologies by supporting research to advance the development of new tools for visualizing critical structures to target or avoid during minimally invasive surgeries.
项目摘要 输尿管损伤代表了骨盆手术最严重的并发症之一,其中大部分 在妇科程序中造成的伤害。这种伤害在子宫切除术期间尤其有问题 由于输尿管和近血管之间的距离。进步的一个障碍是缺席 临床上可用的技术,以识别输尿管,子宫动脉的相对位置以及带有Suf-的工具技巧 高度深度穿透和图像对比度。我们以前证明了光声成像成就 简单检测约25-30 dB对比度的临界结构,允许 为了完全避免输尿管,并更好地靶向子宫动脉。但是,要推进这项技术 - 进入手术实践,我们需要建立必要的光学,声学和导航参数 优化光声成像系统,以实现刀具,血管和输尿管的最佳检测。 在子宫切除术期间的设计并提供信息丰富的实时反馈将使这些手术能够成为 进行没有通常与输尿管损伤相关的并发症进行的,包括广泛的重新 泥炭手术,完全肾衰竭,败血症,急性肾功能不全和患者死亡。我们的长期目标 是开发指导技术,以在手术过程中实时区分关键结构。 该提案的总体目的是建立最佳参数,以推动光声技术 - 子宫切除术期间,子宫动脉和工具尖端的差异。目标1 将定义腹腔镜外科手术工具和底层的最佳可见性的光线输送要求 结构。 AIM 2将整合并优化光声的声音接收组件和参数 输尿管,子宫动脉和工具尖端的成像。 AIM 3将在体内进行机器人的滞后示范 带有光声成像系统组件的Tomy导航。这三个目标将独立测试 结合了模拟,尸体,猪和人类患者研究,从而产生了多种可能性 部署建议的技术。 拟议项目的成功完成将建立一系列可行的光声想象 ING系统设计以在子宫切除术期间避免输尿管。这个项目是创新的,因为 光声方法和技术的新颖集成和改进,以区分输尿管 来自子宫动脉。预计项目结果将对正在进行的患者产生重大影响 腹腔镜子宫切除术,机器人子宫切除术和其他机器人手术(例如自由基前列腺切除术, 胸外科手术),可能会扩展到其他手术,其中关键结构位于关闭 接近。拟议的研究与尼比布的使命一致,旨在加速生物医学技术的应用 - 通过支持研究来推动新工具的发展,以可视化关键结构 目标或避免在微创手术中。

项目成果

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