Oláh János Steinbach Gábor. Számítógéppel Integrált Sebészet Miniszimpózium 2009

Átírás

1 Oláh János Steinbach Gábor Számítógéppel Integrált Sebészet Miniszimpózium 2009

2 Image Guided Surgery Számítógéppel támogatott sebészet része (CAS) Célja Műtéti terület preoperatív feltérképezése Műtét közbeni megjelenítés Döntéstámogatás Navigáció Számos technika sorolható ide Előnyei Minimálisan invazív Csökken a műtéti idő Csökken a kockázat

3 Szabványok Digital Imaging and Communications in Medicine Előírt fájlformátum (adathalmaz megközelítés) Páciens adatai is a képben tárolva Előírt kommunikációs protokoll (TCP/IP felett) Vezető gyártók támogatása (GE, Philips, Siemens, Sony, etc.) Nyílt forráskódú implementációk érhetőek el Picture Archiving and Communication System Dedikált számítógépes hálózat (szerver és kliensek) Interfészt nyújt a HIS (Hospital Information System) felé Digitális tárolás (olcsó, gyorsan kereshető) Könnyen megosztható

4 Multi Planar Reformatting Az adathalmazon egy síkot mozgatunk keresztül, így egy térfogatot különböző nézőpontokból nézhetünk végig, anélkül hogy új felvételt kellene készíteni. Háromdimenziós képalkotás Cél a műtéti terület modelljének előállítása Maximum Intensity Projection Műtétek tervezése Sugarakat bocsájtunk keresztül a térfogaton, melyek több helyen metszik Szimuláció azt, amíg (kockázatok elérik a kijelzőt. felmérése) Végül a pixel olyan színű lesz, mint a Navigáció legnagyobb modell intenzitású alapjánmetszett pixel. Simgram 3D képalkotó algoritmus 3 főbb lépésből áll Speciális algoritmus használatával egy Voxgram hologramot Előfeldolgozás A képek forrásának függvényében (CT, szimulál a kétdimenziós képernyőn. MRI) Volume Szegmentálás rendering A kívánt, modellezendő terület határainak Sugárkövetés megtalálása (ray-tracing) (komplex megközelítés folyamat) időigényes számtalan futás. algoritmus létezik, ám nincs univerzális megoldás Surface rendering Renderelés Felszín vagy térfogat renderelés, MIP, MPR, Felület renderelése grafikai primitívek felhasználásával rossz Simgram minőség.

5 Gyártók Philips Medical Systems isite GE Healthcare Advantage Workstation Siemens Healthcare syngo MedicView, növekedés Toshiba előtt Medical áll: Systems, Medison America, TomTec, The Esaote Group Medtronic, Imaging 3 Műtőn belüli, valós idejű képalkotás (MRI és fluoroscopy), és navigáció Merge efilm A 3D orvosi képalkotás további 2012-re 3,9 milliárd dolláros piac 2,7 milliárd CT&MRI Diagnosztikai munkaállomás (DICOM Viewer) 3D képalkotás (MIP, Térfogati renderelés, MPR, Simgram)

6 OsiriX Ingyenes és nyílt forráskódú Apple támogatás MAC OS szükséges a használatához DICOM Viewer és PACS szerver egyben MPR, MIP, térfogati és felületi renderelés 2D, 3D, 4D (3D + idő), 5D (4D + funkcionális) Saját plug-in fejlesztést támogat Saját fejlesztés publikációja is Cocoa keretrendszer (Objective-C) Teljes kórházi infrastruktúra (Apple SW & HW)

7 Valódi 3D megjelenítés Virtuális tér Lehető legtermészetesebb látvány Könnyen feldolgozható térélmény Megjelenítés és irányítás kapcsolata A (joysticken elvégzendő) mozgás kapcsolódjon a virtuális térhez Eltérés kívánságra: átskálázott mozgások finom beavatkozások kivitelezése Kiemelten nagy gyakorlatot igényel

8 Térérzet megteremtése Két szem eltérő képet lát Tisztalátás távolságában os összetartás Technikai megvalósítási módok Kék-piros (zöld-piros) szemüveg Polárszűrős szemüveg (ezüstözött vetítővászon) Redőny -szemüveg Külön képernyők (okulárral) da Vinci Surgical System Mozgatás Autonóm [ciklikus] Megfigyelő által vezérelt, vagy a nézőpontjához igazított

9 Térérzet megteremtése Két szem eltérő képet lát Tisztalátás távolságában os összetartás Technikai megvalósítási módok Kék-piros (zöld-piros) szemüveg Polárszűrős szemüveg (ezüstözött vetítővászon) Redőny -szemüveg Külön képernyők (okulárral) da Vinci Surgical System Mozgatás Autonóm [ciklikus] Megfigyelő által vezérelt, vagy a nézőpontjához igazított

10 Problémák Színes képek kezelése Színszűrős szemüvegek? Több néző egyidejű kiszolgálása Mely nézőpontra renderelendő a modell? Különböznek-e lényegesen a nézőpontok...? Nézők, eszközök helyzetének meghatározása Mechanikusan Optikai úton

11 Leonar3Do Első megjelenés 2005, 2008 szeptemberében az első 5 legjelentősebb innováció között Takarékos technológia Kamerával követett megfigyelő és mutatóeszköz Interlaced kép hagyományos 2D megjelenítőn a jobb/bal szemre Alternáló redőnyszemüveg

12 Leonar3Do Megoldott problémák: Nézőpont-követés akadályozás nélkül Eszközök 3D helyzetének érzékelése és beépítése a modellbe Színes képátvitel Egységes 3D munkakörnyezet Hátrányok/hiányosságok Egyetlen nézőhöz igazodik 100%-osan Nincs mód force feedback-re

13 da Vinci Surgical System Független megjelenítés a két szemre Komfortos, ergonómikus munkakörnyezet 4 szabadsági fokú manipulátorfej

14 A 3D modell további lehetőségei Szimuláció Oktatás, esettanulmány Orvosi konzilium, preoperatív tervezés/komplikációk felmérése Eszközök követése műtét közben A műtéthez használt eszköz pillanatnyi pozíciójának megjelenítése a modellen Integrálás robotsebészettel Supervisory controlled - a modellen elvégzett műtét rögzítése, majd visszajátszása robot segítségével Telesurgery az operátor a modellt nézi műtét közben

15 Referenciák [1] University of Maryland: (2009. április 25.) [2] NEMA: medical.nema.org (2009. április 25.) [3] Evorad: (2009. április 25.) [4] Lakare, Sarang: 3D Segmentation Techniques for Medical Volumes ( [5 ] Commercial 3-D imaging software migrates to PC, Oct. 1998: ( [6] OsiriX: (2009. április 20.) [7] Medtronic: (2009. április 20.) [8] Global 3D Medical Imaging Market (

16 Referenciák [9] 4D Space-Time Techniques: A Medical Imaging Case Study ( ) [10] Mi a Leonar3Do? ( [11] Díjak, elismerések ( [12] [13] Reachin The leading haptic software solution company ( [14] ebeam ( [15] da Vinci Surgical System ( [16] Persistence of Vision Raytracer (

17 Köszönjük a figyelmüket!