Implementarea realității augmentate (AR) în planificarea. Șipitca Carolina_AA

1. IMPLEMENTAREA REALITĂȚII AUGMENTATE (AR) ÎN PLANIFICAREA INTERVENȚIILOR NEUROCHIRURGICALE

Catedra de Neurologie nr.2
IMPLEMENTAREA REALITĂȚII AUGMENTATE
(AR) ÎN PLANIFICAREA INTERVENȚIILOR
NEUROCHIRURGICALE
Autor: Șipitca Carolina
Grupa: M 2034
Conducător științific: Andruşca Alexandru
Asistent universitar
Chișinău, 2026

2. ACTUALITATEA TEMEI

• În ultimele decenii, progresul tehnologic a transformat profund
domeniul medicinei, în special ramurile de înaltă precizie precum
neurochirurgia. Integrarea tehnologiilor digitale avansate, în special
a conceptului de Realitate Augmentată, reprezintă una dintre cele
mai promițătoare direcții în optimizarea actului medical.
• Neurochirurgia este un domeniu caracterizat prin complexitate
ridicată, unde erorile minime pot avea consecințe majore asupra
funcțiilor neurologice ale pacientului. În acest context, planificarea
preoperatorie precisă este esențială. Metodele tradiționale, bazate pe
imagistică bidimensională (CT, RMN), prezintă limitări în redarea
relațiilor spațiale complexe dintre structurile anatomice.
2

3. ACTUALITATEA TEMEI

• Implementarea realității augmentate permite suprapunerea imaginilor
virtuale tridimensionale peste câmpul operator real, facilitând o
înțelegere mai profundă a anatomiei pacientului. Această tehnologie
contribuie la creșterea preciziei intervențiilor, reducerea riscurilor
intraoperatorii și îmbunătățirea rezultatelor postoperatorii.
• Mai mult, în contextul dezvoltării accelerate a chirurgiei asistate digital
și a tendinței globale spre medicină personalizată, utilizarea AR devine
nu doar o inovație, ci o necesitate. Studii recente demonstrează eficiența
acestei tehnologii în reducerea duratei intervențiilor și în creșterea
siguranței pacientului.
3

4. SCOPUL LUCRĂRII

Scopul: Este de a analiza și evalua implementarea realității augmentate (AR)
în planificarea intervențiilor neurochirurgicale, evidențiind impactul acesteia
asupra preciziei chirurgicale, siguranței pacientului și eficienței procesului
operator.
4

5.

OBIECTIVELE CERCETĂRII
Obiective:
1. Analizarea evoluției istorice a tehnologiei AR și a integrării acesteia în
neurochirurgie.
2. Descrierea principiilor tehnologice ale sistemelor AR utilizate în planificarea
intervențiilor (integrarea imaginilor CT, RMN, DTI, microscopie chirurgicală etc.).
3. Compararea planificării neurochirurgicale convenționale cu planificarea asistată
prin AR.
4. Evaluarea avantajelor clinice ale AR (precizie crescută, reducerea timpului
operator, protejarea ariilor elocvente, optimizarea traiectoriilor chirurgicale).
5. Identificarea limitărilor și provocărilor actuale (suprasolicitare cognitivă, costuri,
erori de calibrare, probleme etice și de implementare).
6. Analiza perspectivelor viitoare, inclusiv integrarea AR cu inteligența artificială și
sistemele robotice.
5

6. MATERIALE ȘI METODE DE CERCETARE

• Studiul de față reprezintă o revizuire sistematică a literaturii, având ca scop
analiza utilizării Realitate Augmentată în planificarea intervențiilor
neurochirurgicale și evidențierea impactului acesteia asupra preciziei și
siguranței actului chirurgical.
• Căutarea bibliografică a fost realizată în baze de date științifice
internaționale, precum PubMed, Scopus, Web of Science, ScienceDirect și
Google Scholar, utilizând termeni cheie relevanți („augmented reality”,
„neurosurgery”, „preoperative planning”, „intraoperative navigation”).
• Au fost incluse articole originale, studii clinice, meta-analize și revizuiri
sistematice publicate în perioada 2010–2025. În total, au fost analizate 108
surse bibliografice relevante.
6

7. EPIDEMIOLOGIA PATOLOGIILOR NEUROCHIRURGICALE

10–11
23.8
38%
14.5%
cazuri / 100.000
pe an (global)
cazuri / 100.000
SUA (CBTRUS)
din tumorile
benigne — meningiom
din tumorile
maligne — GBM
Tumori Cerebrale
Incidență globală: ~10–11
cazuri/100.000 persoane-an
Glioblastom: 14,5% din tumorile
maligne
Meningiom: 38% din tumorile
benigne
Supraviețuire 5 ani (maligne): 23–
36% | (benigne): >80%
Patologie Vasculară Cerebrală
Principală cauză de mortalitate și
dizabilitate globală
Leziuni oculte: hiperintensități de
substanță albă
Infarcte silențioase și microhemoragii
cerebrale
Risc crescut AVC (×2–3), demență și
mortalitate
[De Robles, Paula, Fiest, Kirsten M., et al. The worldwide incidence and prevalence of primary brain tumors:
a systematic review and meta-analysis. In: Neuro-Oncology. 2015. Vol. 17, no. 6, p. 776–783.
DOI 10.1093/neuonc/nou283.]

8. EPIDEMIOLOGIA PATOLOGIILOR NEUROCHIRURGICALE

• Impact socio-economic
Patologiile neurochirurgicale au un impact economic și social important, mai ales în
țările cu resurse limitate.
Acestea duc la:
costuri medicale foarte mari
pierderea capacității de muncă
scăderea productivității populației
Necesitatea optimizării intervențiilor
Există un deficit mare de neurochirurgi și multe cazuri nerezolvate la nivel global.
De aceea este necesar:
planificare mai precisă a intervențiilor
reducerea complicațiilor
utilizarea eficientă a resurselor
[Rudolfson, Niclas, Dewan, Michael C., et al. The economic consequences of neurosurgical disease in low- and
middle-income countries. In: Journal of Neurosurgery. 2018. Vol. 130, no. 4, p. 1149–1156.
DOI 10.3171/2017.12.JNS17281.]
8

9. EVOLUȚIA NEUROCHIRURGIEI MODERNE

De la anatomie clinică la chirurgie augmentată digital
~1900
1970s
Chirurgie
clinică empirică
Tomografie
Computerizată (CT)
1980s
Rezonanță
Magnetică (RMN)
1990s
Neuronavigație
(GPS chirurgical)
2000s
Microscopie
operatorie digitală
• Odată cu dezvoltarea tehnologiilor informatice, a fost posibilă introducerea planificării
computerizate și a ghidajului intraoperator, ceea ce a îmbunătățit considerabil
rezultatele neurochirurgicale.
[Meola, Antonio, Cutolo, Fabrizio, et al. Augmented reality in neurosurgery: a systematic review HHS Public
Access. In: Neurosurg Rev. 2017. Vol. 40, no. 4, p. 537–548. DOI 10.1007/s10143-016-0732-9.]
9

10. EVOLUȚIA NEUROCHIRURGIEI MODERNE

• Evoluția neurochirurgiei moderne a fost determinată în mod direct de
progresul tehnologic. La începutul secolului XX, intervențiile
neurochirurgicale depindeau aproape exclusiv de experiența chirurgului, iar
lipsa imagisticii medicale făcea ca deciziile operatorii să fie bazate pe repere
anatomice externe și pe judecată clinică.
• Introducerea Tomografie Computerizată și Rezonanță Magnetică
[Wintermark, Max, Sanelli, Pina C., et al. Imaging evidence and recommendations for traumatic brain injury:
Conventional neuroimaging techniques. In: Journal of the American College of Radiology. 2015. Vol. 12, no. 2,
10
p. e1–e14. DOI 10.1016/j.jacr.2014.10.014.]

11. EVOLUȚIA NEUROCHIRURGIEI MODERNE

• Neuronavigația a devenit un sistem de ghidaj de tip „GPS” pentru
neurochirurg, crescând precizia intervențiilor, însă este limitată de fenomenul
de „brain shift”, care reduce acuratețea în timpul operației.
[Gerard, Ian J., Kersten-Oertel, Marta, et al. Brain shift in neuronavigation of brain tumors: A review. In: Medical
Image Analysis. 2017. Vol. 35, p. 403–420. DOI 10.1016/j.media.2016.08.007.]
11

12. EVOLUȚIA NEUROCHIRURGIEI MODERNE

• Microscopul operator a adus un progres major, permițând intervenții de
mare finețe, iar integrarea sa cu sisteme digitale a deschis drumul către
chirurgia modernă asistată tehnologic.
[Montemurro, Nicola, Scerrati, Alba, et al. The exoscope in neurosurgery: An overview of the current literature of
intraoperative use in brain and spine surgery. In: Journal of Clinical Medicine. 2022. Vol. 11, no. 1.
12
DOI 10.3390/jcm11010223.]

13. CONCEPTUL ȘI PRINCIPIILE REALITĂȚII AUGMENTATE

• Definiție și mecanism
Realitatea virtuală (VR) și Realitate Augmentată sunt tehnologii moderne
utilizate tot mai frecvent în medicină și neurochirurgie. VR creează un mediu
complet virtual, în timp ce AR suprapune elemente digitale peste mediul real,
oferind o experiență hibridă în timp real.
• VR = mediu complet virtual
• AR = suprapunere digitală peste realitate
[Venkatesan, Mythreye, Mohan, Harini, et al. Virtual and augmented reality for biomedical applications. In: Cell
Reports Medicine. 2021. Vol. 2, no. 7, p. 100348. DOI 10.1016/j.xcrm.2021.100348. ]
13

14. PRINCIPII FUNDAMENTALE ALE AR

⊕
Integrare Real–Virtual
Suprapunere digitală 3D aliniată
spațial peste mediul real, cu integrare
vizuală și auditivă simultană.
✦
Registrare Imagine–Pacient
Aliniere precisă a modelelor 3D
(CT/RMN) cu anatomia reală a
pacientului — eroare <1–2 mm.
↻
Interacțiune în Timp Real
Actualizare continuă, răspuns instant
la mișcări, manipulare obiecte virtuale
cu feedback imediat.
◎
Tracking Spațio-Temporal
Urmărire head/camera, stabilitate
vizuală, prevenirea erorilor de
poziționare intraoperatorii.
14

15. AR ÎN PLANIFICAREA INTERVENȚIILOR NEUROCHIRURGICALE

Realitatea augmentată (AR) suprapune informații digitale peste mediul real,
permițând vizualizarea în timp real a structurilor anatomice și a leziunilor în
câmpul operator. În neurochirurgie, aceasta îmbunătățește planificarea
intervențiilor, crescând precizia și siguranța, în special în tumorile cerebrale,
patologiile vasculare și chirurgia spinală.
[Durrani, Sulaman, Onyedimma, Chiduziem, et al. The Virtual Vision of Neurosurgery: How Augmented Reality and
Virtual Reality are Transforming the Neurosurgical Operating Room. In: World Neurosurgery. 2022. Vol. 168, p. 190–
15
201. DOI 10.1016/j.wneu.2022.10.002.]

16. AR ÎN PLANIFICAREA INTERVENȚIILOR NEUROCHIRURGICALE

APLICAȚII PRINCIPALE
Planificarea Craniotomiei
1
Stabilirea poziției optime și a traiectoriilor minim invazive;
reducerea afectării țesuturilor sănătoase.
Localizarea Leziunilor Profunde
2
Neurochirurgie Vasculară
3
Vizualizare 3D a vaselor și malformațiilor; reducerea riscului de
complicații hemoragice.
Chirurgie Spinală
4
Protecția Ariilor Elocvente
5
Vizualizarea fasciculelor nervoase, a ariilor de limbaj și a vaselor
cerebrale critice.
Identificarea precisă a tumorilor și a focarelor epileptogene prin
suprapunerea modelelor 3D.
Optimizarea plasării implanturilor și a traiectoriilor șuruburilor;
precizie sporită.
Integrare Multimodală
6
CT + RMN + Angiografie + DTI într-un model 3D unic interactiv,
accesibil preoperator.
[Aguilar-Salinas, Pedro, Gutierrez-Aguirre, Salvador F., et al. Current status of augmented reality in
cerebrovascular surgery: a systematic review. In: Neurosurgical Review 2022 45:3. 2022. Vol. 45, no. 3, p. 1951–
16
1964. DOI 10.1007/s10143-022-01733-3.]

17. RELEVANȚA TEMEI ȘI SITUAȚIA ACTUALĂ ÎN DOMENIU

• Realitatea augmentată (AR) în neurochirurgie reprezintă o tehnologie modernă
care permite suprapunerea în timp real a reconstrucțiilor tridimensionale peste
câmpul operator, oferind o vizualizare precisă a anatomiei și leziunilor. Aceasta
contribuie la îmbunătățirea planificării chirurgicale și a ghidajului intraoperator,
cu erori de proiecție raportate sub 1–2 mm, ceea ce susține aplicabilitatea sa
clinică.
• Prin urmare, realitatea augmentată se conturează ca o direcție promițătoare
pentru îmbunătățirea siguranței și eficienței intervențiilor neurochirurgicale, însă
validarea beneficiilor sale clinice și adoptarea pe scară largă necesită cercetări
suplimentare și standardizare metodologică riguroasă.
[Cho, James, Rahimpour, Shervin, et al. Enhancing Reality: A Systematic Review of Augmented Reality in
Neuronavigation and Education. In: World Neurosurgery. 2020. Vol. 139, p. 186–195.
DOI 10.1016/j.wneu.2020.04.043.]
17

18. RELEVANȚA TEMEI ȘI SITUAȚIA ACTUALĂ ÎN DOMENIU

• Necesitatea tehnologiilor digitale
Integrarea tehnologiilor digitale în neurochirurgie este motivată de necesitatea creșterii
preciziei și siguranței actului operator, iar realitatea augmentată (AR) se conturează ca o
soluție inovatoare prin capacitatea sa de a suprapune în timp real reconstrucții
tridimensionale peste câmpul chirurgical. Această tehnologie sprijină atât planificarea
preoperatorie, cât și ghidajul intervențiilor minim invazive, contribuind la optimizarea
orientării spațiale și a traiectoriilor chirurgicale.
• Controverse și limitări
Controversele legate de utilizarea realității augmentate (AR) în neurochirurgie vizează în
principal nivelul insuficient al dovezilor clinice disponibile. Deși tehnologia este considerată
promițătoare pentru planificarea și ghidarea intervențiilor minim invazive, lipsesc studii
prospective randomizate care să demonstreze în mod clar impactul asupra siguranței și
rezultatelor funcționale pe termen lung. In consecință, beneficiile clinice „hard" rămân încă
insuficient validate.
[Bocanegra-Becerra, Jhon E., Acha Sánchez, José Luis, et al. Toward a Frontierless Collaboration in
Neurosurgery: A Systematic Review of Remote Augmented and Virtual Reality Technologies. In: World
Neurosurgery. 2024. Vol. 187, p. 114–121. DOI 10.1016/j.wneu.2024.04.048.]
18

19. CONTEXTUL ACTUAL AL UTILIZĂRII AR

În neurochirurgia modernă, realitatea augmentată (AR) este utilizată în special
în etapa preoperatorie pentru îmbunătățirea planificării intervențiilor și
personalizarea strategiilor chirurgicale. Tehnologia permite integrarea
imaginilor CT și RMN în modele tridimensionale interactive, oferind o
reprezentare clară a anatomiei pacientului.
Printre principalele aplicații se numără:
• Reconstrucții 3D personalizate
• Vizualizarea relațiilor tumoră–structuri funcționale
• Stabilirea traiectului optim de abord
• Integrarea imaginilor CT/RMN în modele 3D interactive
• Suprapunerea imaginilor peste câmpul operator
[Scardina, Lorenzo, Di Guglielmo, Enrico, et al. Personalized Surgical Strategies in Breast Cancer: Preliminary
Evaluation of the Alexis® Retractor for Reducing Postoperative Complications and Improving Operative
Efficiency. In: Journal of Clinical Medicine. 2025. Vol. 14, no. 21, p. 1–9. DOI 10.3390/jcm14217688.]
19

20. ROLUL AR ÎN OPTIMIZAREA PLANIFICĂRII PREOPERATORII

• Realitatea augmentată (AR) îmbunătățește semnificativ planificarea
preoperatorie în neurochirurgie prin creșterea preciziei vizualizării
tridimensionale și a orientării spațiale. Prin suprapunerea imaginilor 3D
peste câmpul operator sau într-un mediu virtual interactiv, AR permite o
înțelegere clară a relațiilor dintre leziuni și structurile cerebrale critice.
[Kahn, Ryan M., Murphy, Kimberly, et al. Three-dimensional volumetric rendering on augmented reality
headsets for ovarian cancer cytoreduction planning: A Memorial Sloan Kettering Cancer Center Team Ovary
20
study. In: Gynecologic Oncology. 2025. Vol. 196, p. 107–112. DOI 10.1016/j.ygyno.2025.03.040.]

21.

ROLUL AR ÎN OPTIMIZAREA PLANIFICĂRII
PREOPERATORII
• Această tehnologie sprijină alegerea traiectoriilor chirurgicale optime,
reducând traumatismul tisular și riscul afectării structurilor funcționale
(motorii, senzoriale, cognitive.
• AR este utilizată și pentru integrarea datelor multimodale (CT, RMN,
tractografie), generând modele 3D complexe și personalizate. În plus,
permite simularea intervenției și crește calitatea consimțământului informat
prin vizualizări intuitive.
[Hamzé, Noura, Peterlík, Igor, et al. Preoperative trajectory planning for percutaneous procedures in deformable
environments. In: Computerized Medical Imaging and Graphics. 2016. Vol. 47, p. 16–28.
DOI 10.1016/j.compmedimag.2015.10.002.]
21

22. CONCLUZII

• Realitatea augmentată a evoluat de la tehnologie experimentală la
instrument utilizat în neurochirurgia modernă pentru planificarea și
ghidarea intervențiilor.
• AR integrează date CT, RMN și alte imagini într-un model 3D suprapus
peste câmpul operator, îmbunătățind orientarea și decizia chirurgicală.
• Comparativ cu metodele clasice, AR facilitează interpretarea rapidă și
intuitivă a anatomiei, reducând efortul de reconstrucție mentală.
• Utilizarea AR poate crește precizia intervențiilor și protecția structurilor
funcționale, cu posibile beneficii asupra timpului operator și complicațiilor.
• Implementarea este limitată de factori tehnici, costuri și lipsa standardizării,
dar are potențial de dezvoltare prin integrarea cu inteligența artificială.
22

23. BIBLIOGRAFIE

1. El Choueiri, Jad, et al. Augmented Reality in Spinal Neurosurgery: Bibliometric Analysis. World
Neurosurgery, 2025.
2. Han, Zheng, et al. Toward Reliable AR-Guided Surgical Navigation. IEEE Transactions on
Medical Imaging, 2025.
3. Montemurro, Nicola, Scerrati, Alba, et al. The exoscope in neurosurgery: An overview of the
current literature of intraoperative use in brain and spine surgery. In: Journal of Clinical
Medicine. 2022. Vol. 11, no. 1. DOI 10.3390/jcm11010223. Meola, Antonio, et al. Augmented
reality in neurosurgery: a systematic review. Neurosurgical Review, 2017.
4. Mikhail, Mirriam, et al. Presurgical and Intraoperative Augmented Reality in Neuro-Oncologic
Surgery. World Neurosurgery, 2019.
5. Scardina, Lorenzo, Di Guglielmo, Enrico, et al. Personalized Surgical Strategies in Breast
Cancer: Preliminary Evaluation of the Alexis® Retractor for Reducing Postoperative
Complications and Improving Operative Efficiency. In: Journal of Clinical Medicine. 2025.
Vol. 14, no. 21, p. 1–9. DOI 10.3390/jcm14217688. Navab, Nassir, et al. Medical Augmented
Reality: Definition, Principles and Design. Journal of Imaging, 2022.
6. Kahn, Ryan M., Murphy, Kimberly, et al. Three-dimensional volumetric rendering on augmented
reality headsets for ovarian cancer cytoreduction planning: A Memorial Sloan Kettering Cancer
Center Team Ovary study. In: Gynecologic Oncology. 2025. Vol. 196, p. 107–112. DOI
10.1016/j.ygyno.2025.03.040. Meola, Antonio, Cutolo, Fabrizio, et al. Augmented reality in
neurosurgery: a systematic review HHS Public Access. In: Neurosurg Rev. 2017. Vol. 40, no. 4,
p. 537–548. DOI 10.1007/s10143-016-0732-9..
23

24. BIBLIOGRAFIE

7. Baig Mirza, Asfand, et al. Preoperative and intraoperative neuromonitoring and mapping
techniques... eClinicalMedicine, 2025.
8. Gerard, Ian J., Kersten-Oertel, Marta, et al. Brain shift in neuronavigation of brain tumors: A
review. In: Medical Image Analysis. 2017. Vol. 35, p. 403–420.
DOI 10.1016/j.media.2016.08.007. Bopp, Miriam H.A., et al. Microscope-Based Augmented
Reality in Degenerative Spine Surgery. World Neurosurgery, 2019.
9. Hamzé, Noura, Peterlík, Igor, et al. Preoperative trajectory planning for percutaneous
procedures in deformable environments. In: Computerized Medical Imaging and Graphics.
2016. Vol. 47, p. 16–28. DOI 10.1016/j.compmedimag.2015.10.002. Chidambaram, Swathi, et
al. Applications of augmented reality in the neurosurgical operating room. Journal of Clinical
Neuroscience, 2021.
10. Venkatesan, Mythreye, Mohan, Harini, et al. Virtual and augmented reality for biomedical
applications. In: Cell Reports Medicine. 2021. Vol. 2, no. 7, p. 100348.
DOI 10.1016/j.xcrm.2021.100348. Contreras López, William O., et al. Intraoperative clinical
application of augmented reality in neurosurgery. Clinical Neurology and Neurosurgery, 2019.
11. Dubron, Kathia, et al. Augmented and Virtual Reality for Preoperative Trauma Planning.
Journal of Clinical Medicine, 2023.
12. Wintermark, Max, Sanelli, Pina C., et al. Imaging evidence and recommendations for
traumatic brain injury: Conventional neuroimaging techniques. In: Journal of the American
College of Radiology. 2015. Vol. 12, no. 2, p. e1–e14. DOI 10.1016/j.jacr.2014.10.014.
24

25.

25