Számítógéppel integrált sebészeti rendszerek funkcionális, alkalmazhatósági és pontossági kiterjesztésének elmélete és módszertana

Átírás

1 Számítógéppel integrált sebészeti rendszerek funkcionális, alkalmazhatósági és pontossági kiterjesztésének elmélete és módszertana Haidegger Tamás Irányítástechnika és Informatika Tanszék, Orvosi Informatika Laboratórium Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Tézisfüzet Témavezető: Prof. Benyó Zoltán (BME IIT) Konzulensek: Prof. Sándor József (Semmelweis Egyetem) Prof. Rudas Imre (Óbudai Egyetem) Budapest, 2011

2 2 I. BEVEZETÉS A SZÁMÍTÓGÉPPEL INTEGRÁLT SEBÉSZETBE A Számítógéppel Integrált Sebészet (Computer-Integrated Surgery CIS) innovatív algoritmusok, robotikai eszközök, szenzorok, képalkotó készülékek és eljárások alkalmazását jelenti, amely révén növelhető a műtéti beavatkozások pontossága, hatékonysága. Léteznek mikrorobotok, intelligens szikék, koponyára csavarozható tűpozícionálók és szekrénnyi méretű robotok is. A CIS magába foglalja az iparból átvett sebészeti Számítógéppel Segített Tervezés és Gyártás (Computer-Aided Design and Manufacturing CAD/CAM) paradigmát is, ahol a digitális információ segítségével pontosabb betegmodelleket, műtéti terveket alkotnak, miközben a CIS technológia a beavatkozások tökéletes végrehajtását is támogatja. Az amerikai SAGES MIRA Robotic Consensus Group hivatalos definíciója a robotsebészetre a következő: Műtéti eljárás vagy technológia, amely egy számítógépesített, technológiailag fejlett eszközt integrál az orvos és a beteg közé, feltételezve valamely fokú irányítási szabadságot, amellyel eddig csak a sebész rendelkezett [1]. A Minimál Invazív Sebészet (Minimally Invasive Surgery MIS) a lehető legkisebb mértékű szöveti károsítás elérésére törekszik. Célja az emberi szervezetnek okozott trauma csökkentése, ezáltal a kórházi ápolás és a teljes felépülés idejének lerövidítése. Az MIS kifejezést eredetileg a kézi laparoszkópos technikára (kulcslyuksebészet) értették, ahol a hasüreget 3 5 kis méretű (0,5 3 cm) vágásba behelyezett bemeneten (port) keresztül érik el hosszú, merev eszközökkel. Mindez nagy gyakorlatot és komoly kézügyességet igényel az orvos részéről [2]. Mára az MIS elnevezés kiterjedt minden olyan eljárásra, amely révén radikálisan csökkenthető a beteg testét értő behatást, és a robotizált MIS legtöbbször a távirányítással működtetett laparoszkópos robotrendszerekre vonatkozik. A távsebészet koncepciója lehetővé teszi, hogy az orvosok nagy fizikai távolságból hajtsák végre a beavatkozásokat. Megfelelő sávszélességű, jó minőségű kommunikációs kapcsolat esetén a robot vagy más távirányítású eszköz szolgálhat a sebész kezének meghosszabbításaként. Ha a technikai feltételek nem biztosítottak, a tapasztaltabb orvos videó- és hangösszeköttetésen keresztül tudja távmentorálni (távproktorálni) a helyszínen lévő kollégát. Az is előfordul, hogy csak a távkonzultáció lehetősége adott, amikor a távolban lévő orvosnak nincs valós idejű hozzáférése a betegadatokhoz, műtét közbeni felvételekhez. A Kép Által Vezetett Sebészet (Image-Guided Surgery IGS) lényege, hogy pontosan meghatározva a beteg műtét közbeni valós és a műtéti előtti felvétele közötti leképezést (regisztrációt), egyes beavatkozások végrehajtása nagy mértékben megkönnyíthető. Valamely intra-operatív képalkotó berendezés (ultrahang, fluoroszkópia, stb.) használatával műtét közben valós időben követhetővé válik az egyes eszközök mozgása a betegről készített képeken, vagy ez az információ akár robotok önálló navigációjára is használható [3]. A regisztráció az az eljárás, amelynek során meghatározzák a beteg, a különböző felvételek és az eszközök egymáshoz képesti térbeli helyzetét (pozícióját és orientációját). Ez általában különböző műtéti navigációs rendszerek (optikai, elektromágneses követő) segítségével történik. A regisztráció során többek között egymáshoz rendelik a beteg vonatkozó anatómiai pontjait a műtőasztalon és a pre-operatív képeken, és meghatározzák a két virtuális koordinátarendszer közötti homogén transzformációt [4]. Egy általános IGS robotrendszer (műtét közbeni) sematikus vázlata látható az 1. ábrán, ahol a csomópontok eszközökhöz rögzített koordinátarendszereket jelentenek, a vonalak pedig a közöttük fennálló, őket összekapcsoló homogén transzformációkat. A műtéti követő/navigációs rendszer (itt sztereókamera) képes rögzíteni legalább két különböző markerekből felépített fiducial (merev test) mozgását a térben. Az egyik fiducial a beteghez rögzített Dinamikus Refrerencia Keret koordinátarendszert (Dynamic Reference Base DRB) adja meg, a másik pedig az Eszköz

3 3 1. ábra. Kép Által Vezetett sebészeti robotrendszer általános felépítési vázlata. A csomópontok jelölik az egyes eszközökhöz tartozó koordinátarendszereket, a vonalak a köztük lévő homogén transzformációkat. Ezeket vagy maguk az eszközök szolgáltatják (a robot és a kamera esetében), vagy előzetes regisztrációs és kalibrációs eljárások során kell kiszámítani. Merev Test (Tool Rigid Body TRB), a robot pozícióját határozza meg a kamerához képest. Ez alapján a beteg (DRB) és a robotvég (TRB) közötti homogén transzformáció megkapható. A robot bázisa és vége között a kinematikai egyenletek teremtenek kapcsolatot. A transzformáció a Denavit Hartenbert paraméterek ismeretében kiszámítható bármely csukló keretében. Közvetlen a műtét előtt további fiducialek használatával megvalósítható a beteg és a pre-operatív kép regisztrációja. Ennek révén a beteg modelljén elkészített műtéti tervet át lehet vetíteni a robot koordinátarendszerébe, amelyet a robot képes lesz pontosan végrehajtani. I-A. Különböző sebészrobotkoncepciók A jelenlegi robotrendszerek különböző módokon csoportosíthatók, például attól függően, hogy milyen fokú autonómiával rendelkeznek a beavatkozás során [5]. Egyes rendszerek az ember által előre megalkotott műtéti terv alapján teljesen önállóan végeznek el jól lehatárolható beavatkozásokat (pl. csontfúrás, biopszia), természetesen folyamatos humán felügyelet mellett. Ez a stratégia kiválóan összeegyeztethető a kép által vezetett sebészet már korábban kidolgozott elveivel. Az orvos megfelelően nagy felbontású (tipikusan CT vagy MR) felvételeken tervezi meg a beavatkozás pontos menetét, majd a műtőben kerül sor a beteg és a robot koordinátarendszereinek egymáshoz való regisztrációjára. Ezután a robot végrehajtja a betáplált feladatot. Az ilyen rendszereket szokták automatikus, vagy felügyelt eszközöknek nevezni. A CIS rendszerek többségénél azonban az irányítás mindvégig a sebész kezében van. Az orvos és az eszköz elhelyezkedésétől függően beszélhetünk közvetlen irányításról vagy távsebészetről. A komplett teleoperációs rendszerek esetében a sebész endoszkópos kamera képe alapján egy konzol segítségével vezérli a robotot. Ezek alapvetően három részből állnak: betegoldali manipulátorok (szolga angolul slave eszközök), sebészoldali irányító konzol (mester angolul master eszköz), az elektronikai vezérlést, megjelenítést biztosító számítógépes infrastruktúra. Az irányítórendszer képes rögzíteni a sebész kezének és ujjainak mozgását, majd átvetíteni azt a robot mechanikájára. Ennek eredményeképpen a sebész által végzett mozdulatokat a robot

4 4 néhány méterrel, vagy akár kilométerekkel távolabb is végrehajthatja. Mindeközben lehetőség van a kézremegésszűrésre vagy a mozgások átskálázására. A kooperatív irányítási paradigma ( hands-on sebészet) lényegében átmenet a közvetlen irányítás és a távsebészet között. Ilyen esetben a vezérlőeszköz maga a robot, azaz a sebész megfogja a robotra szerelt eszközt, amely erő/nyomaték érzékelők segítségével észleli, hogy milyen irányba kívánják elmozdítani, és valós időben annak megfelelően vezérli a robotot. Ilyen módon a master és a slave fizikailag azonosak, a robotot tekinthetjük az emberi kéz kiterjesztésének, számos előnyös funkcióval felruházva, miközben az orvos saját érzékszerveit használhatja. A fentieken túl megkülönböztethetünk aktív és passzív eszközöket aszerint, hogy az operáció során milyen feladatot látnak el. Az aktívak részt vesznek a beavatkozásban, míg a passzív eszközök csak merev tartóként, vagy intelligens mikroszkópként funkcionálnak. A sebészrobotok már számos területen bizonyították előnyeiket, ugyanakkor az eddig indított több száz kutatási projekt közül alig bő tucat eredményezett kereskedelmi forgalomba hozott rendszert. Közülük is még kevesebb vált igazán sikeressé. Az ortopédiai beavatkozásokhoz elsőként engedélyezett ROBODOC rendszerből (Curexo Technology Co., Fremont, CA, USA) nagyjából at adtak el, a sztereotaktikus sebészethez asszisztáló NeuroMate-ből (Renishaw plc, Wotton-under-Edge, UK) 40-et, a rádióterápiás CyberKnife-ból (Accuray Inc., Sunnyvale, CA, USA) 200-at, a Zeus teleoperációs rendszerből (Computer Motion Inc., Mountainview, CA, USA) kevesebb, mint 100-at (és 2003 óta már nincs is forgalomban). Jóllehet, van egy rendszer, amely sikeresen meghódította a világot, és neve összeforrt a robotsebészettel: ez a da Vinci műtéti rendszer (Intuitive Surgical Inc., Sunnyvale, CA, USA). Széleskörű elterjedése, változatos használati módja és folyamatos újításai révén nem csak piacvezető lett, gyakorlatilag egyeduralkodóvá vált. A 2000-ben az Egyesült Államokban debütált da Vinci esetében a kézi MIS technikát fejlesztették tovább egy komplett teleoperációs robot integrálásával, ahol a sebész helyett a robotkarok mozgatják távirányítással a laparoszkópos eszközöket. Hozzávetőleg 1700 darab működik belőle szerte a világban, nagy többségük Észak Amerikában. Hazánkban még nem került installálásra egyetlen da Vinci sem, amely főként a közel 2 millió dolláros beszerzési árának tudható be, ugyanakkor a környező országokból kölcsönkapott robottal már kétszer is hajtottak végre operációt a pest megyei Telki Magánkórházban. I-B. A robotizált sebészet előnyei A legelső robot a műtőben (egy Unimate PUMA 1985-ben) hagyományos ipari robot volt, amely egy biopsziás tűt tartott, ugyanakkor a mai kifinomult rendszerek számos előnyt biztosítanak mind a beteg, mind pedig az orvos számára. Lehetővé teszik az eszközök mozgatását vagy stabilizálását, növelik az eljárások megbízhatóságát. Hatékony képfeldolgozó módszerekkel a robotok önálló navigációja is megoldható pre-operatív tervek alapján, például csontfúrás esetén. Ezen túlmenően a szenzorok és beavatkozók jelei rögzíthetők, utólag kiértékelhetők, ami különösen hasznos a sebészi készségek felmérése és vizsgálata esetén. Mindezek felhasználásával hatékony, valósághű szimuláció alkotható, amely (többek között) elősegíti a medikusok kockázatmentes képzését. A robotizált eszközök révén ergonomikusabbá tehető a műtéti környezet, ami növeli a kórházi dolgozók munkavégzőképességét és hatékonyságát. A beépíthető funkciók száma folyamatosan bővül, a kézremegésszűrés mellett ma már kiterjesztett valóság alkalmazások révén lehetőség van hangvezérlésre, tekintetkövetésre, vagy akár automatizált műtéti terv készítésére is. A robotsebészet legfontosabb előnyei [6] alapján: nagy pontosságú 3D pozícionálás, eszközök stabilitása,

5 5 kézremegésszűrés, mozgás-skálázás, nagyobb mozgásszabadság, eszközök flexibilitása, integrált 3D-s látórendszer, különlegesen kidolgozott ergonómia, nagy megbízhatóságú információáramlás, állandó teljesítmény, érzéketlenség a környezeti ártalmakra, rövidebb kórházi tartózkodás, minőségbiztosítási lehetőség a műtétek videó-rögzítésével, kockázatmentes gyakorlási és szimulációs lehetőség medikusoknak. I-C. A CIS rendszerek továbbfejlesztési irányai A felsorolt előnyös tulajdonságok ellenére bizonyos körülmények nem kedveznek a sebészrobotok elterjedésének. Míg a nagyfokú precizitás abszolút szükséges számos beavatkozás esetén, a túl magas költségek sok helyen nem teszik lehetővé a legújabb eszközök használatát. A gyors elterjedést a pénzhiány mellett az is akadályozza, hogy elég sok időt vesz igénybe, mire a sebészek hozzászoknak az új technikához. Vannak akik teljesen elutasítják azokat a megoldásokat, amelyeket nem teljesen értenek, és nem tudnak könnyen, intuitív módon elsajátítani. A Kép Által Vezetett sebészet ugyanakkor folyamatosan fejlődik, egyre újabb eszközök jelennek meg, amelyek helyet találnak a klinikai gyakorlatban is. A jelenlegi fejlesztések fő irányvonala, hogy kiszolgálják az orvosok igényeit. A fejlesztők igyekeznek a meglévő, már szélesebb körben elfogadott eszközöket továbbfejleszteni, és fokozatosan építeni be az újításokat, ezzel könnyítve meg a sebészeknek az alkalmazkodást, valamint a hatósági engedélyeztetési folyamatokat. A fentebb tárgyalt kooperatív sebészet egy biztonságos és nagy perspektívával rendelkező módja az ember és a gép hatékony együttműködésének, előnyös tulajdonságaik kombinálásának. Ergonómiai előnyei miatt a módszert szívesen alkalmazzák a sebészek, és a szakterület egyik legjobban fejlődő ágának tekintik, mivel egyesíti a modern technika és az emberi irányítás előnyeit [7]. I-D. A JHU idegsebészeti rendszer Kutatásom során egy kivételes lehetőség révén az amerikai egyesült államokbeli Johns Hopkins University (JHU, Baltimore, MD, USA) Computer-Integrated Surgical Systems and Technology (CISST ERC) kutatólaboratóriumában folyó robotsebészeti projektbe kapcsolódhattam be 2007/08-ban. A kutatás célja egy integrált robotrendszer fejlesztése volt, amely közvetlen segítséget nyújt agyalapi csontfúrással járó műtéteknél. Számos agyalapi tumor, aneurisma vagy egyéb elváltozás esetén lehetőség van MIS technikával eltávolítani a szöveteket. Hagyományos esetben ez több órán át tartó, rendkívüli odafigyelést igénylő beavatkozás, amit IGS, kooperatív irányítást alkalmazó robotrendszer révén kívántuk könnyebbé és pontosabbá tenni. Ehhez egy NeuroMate sztereotaktilis robotot és egy StealthStation (Medtronic Navigation Inc., Louisville, CO, USA) intra-operációs navigációs rendszert integráltunk (2. ábra). A JHU rendszernek több kiemelkedően előnyös tulajdonsága van [8]. Először is kiváló műtéti vizualizációt tesz lehetővé, képes pontosan megjeleníteni a sebészeti eszközt a beteg 3D preoperatív CT felvételekből készített modelljén. Ezen túlmenően pedig, mivel a csontfúró egy robothoz van rögzítve, az egész szerkezet stabil, kiküszöböli a kézremegést. A robot a rászerelt csontfúróval erő/nyomaték irányítás révén folyamatosan követi a sebész kezének mozgását a manipulátorhoz illesztett érzékelő segítségével (admittancia irányítással). A rendszer legfontosabb jellemzője és egyben igazi újdonsága, hogy lehetővé teszi virtuális határok (Virtual Fixture VF)

6 6 2. ábra. A NeuroMate robotra épülo IGS rendszer a Johns Hopkins University-n. (a) A NeuroMate holttestkísérlet (koponyafúrás) közben a JHMI kórházban. (b) A komplett JHU rendszer a R. A. Swirnow Mock Operating Room demonstrációs laborban a Hopkinson, Baltimore-ban. definiálását. Az orvos a mu tétet megelo zo en a CT felvételeken azonosítja az eltávolítani kívánt koponyacsontszegmenst, majd e köré felépíti a virtuális határokat, amelyek késo bb védelmet jelentenek a körbehatárolt, sérülékeny anatómiai képleteknek. A robot a beavatkozás során (a regisztrációs eljárásnak köszönheto en) képes ezeket a VF korlátozásokat a 3D térben értelmezni, lassítani a fúró mozgását (vagy megállítani), ha az túl közel ér a biztonsági zónához, és ezáltal megakadályozni, hogy a sebész behatoljon a védett területre. A nemzetközi együttmu ködés keretében végzett kutatás kiváló leheto séget biztosított arra, hogy eredményeimet egy fizikai eszközön is kipróbálhassam, teszteljem, és valósághu szimulációkat futtathassak a laboratóriumi-, fantom- és holttestkísérletek során begyu jtött adatok alapján. II. A LKALMAZOTT MÓDSZEREK Kutatásom célja az volt, hogy új módszereket és algoritmusokat fejlesszek IGS rendszerek pontosságának és megbízhatóságának növelésére. Téziseimben a betegmozgás-követés, a regisztrációs hibapropagáció és a távsebészet területeken elért eredményeimet foglatam össze. Mindhárom tématerület esetében kiterjedt irodalomkutatást végeztem, amely alapján elo zetesen felmértem a jelenlegi rendszerek, eljárások elo nyeit és hátrányait. Erro l tanúskodik a több mint 280 hivatkozás és a részletes dokumentáció a dolgozatomban. Hosszú szakmai beszélgetések, egyeztetések folytak a világ vezeto szakembereivel, majd a megfogalmazódott ötleteimet implementáltam, tesztelésnek vetettem alá, és elvégeztem a szükséges módosításokat. A klasszikus matematika eszköztárát használtam a problémák megoldásához, alkalmazva a lineáris algebra, statisztika és klasszikus szabályozáselmélet módszereit. Az új eljárásokat szimulációs környezetben próbáltam ki elso ként MATLAB (Mathworks Inc., Natick, MA, USA) alatt. A betegmozgáskompenzáció és hibapropagáció-modellezés területén elért eredményeimet egy valódi fizikai rendszeren is leheto ségem volt alkalmazni. A JHU idegsebészeti robotrendszer teljes mértékben rendelkezésemre állt, és kiváló platformot biztosított a metódusok kipróbálására. Olyan adatsorokhoz jutottam, amelyek valós körülmények között kerültek rögzítésre, így megfelelo, realisztikus bemenetét képezik a szimulációs eljárásoknak. A távsebészeti területen végzett modellkísérletek alapjául a szakirodalomból vett, már bizonyított, kipróbált paramétereket használtam. Elképzeléseimet szimulációs környezetben validáltam.

7 7 III. PROBLÉMAFELVETÉSEK A jelenlegi fejlesztések egyértelműen arra irányulnak, hogy minél kevésbé invazívvá tegyék a sebészeti beavatkozásokat. Kép által vezetett robotok esetében a térbeli pontosság kiemelkedően fontos, amelyhez szükséges, hogy a beteg kellően stabil pozícióban legyen. Ennek elérésére jelenleg masszív rögzítőket, csontcsavarokat használnak, valamint újabb hardverelemeket (szenzorok, követők) visznek be a műtőbe. Ugyanakkor az egyes eszközök hibáján túl számos egyéb tényező befolyásolhatja még az operáció pontosságát. A véletlen hibák elkerülése és kiküszöbölése érdekében megfelelő intézkedéseket kell tenni. További gondok lépnek fel teleoperáció esetében, ahol a nagy távolság miatt jelentkező kommunikációs késleltetés és esetleges zavarok nagyobb fokú emberi adaptáció mellett is robosztus és megbízható irányítási algoritmusok használatát követelik meg. A jövőben használni kívánt űrtávsebészeti koncepció új, innovatív szabályozástechnikai megoldásokat kíván. Három kiemelkedően fontos részfeladat került meghatározásra, amelyek különböző módokon érintik a CIS terület talán legfontosabb kutatási kihívásait. 1. Problémakör: Betegmozgás a műtőben Egy Kép Által Vezetett rendszernél jelentős hibaforrás lehet a beteg elmozdulása. Ezt előidézheti, ha valaki fúrás közben véletlen beleütközik az asztalba, a sebész túlságosan rátámaszkodik a betegre, valamelyik eszköz meglazul vagy elromlik. Előfordul, hogy nekidőlnek a markereknek, vagy a rögzítések hibájából következik be valamilyen jelentős változás. Ha ezek közül bármelyik a beteg és a navigációs rendszer összeregisztrálása után történik, akkor az alkalmazási hibát eredményez. Fontos, hogy a kezdeti beállítások változatlanok maradjanak a beavatkozás során, az integrált eszközök és a beteg ne mozduljanak el egymáshoz képest. (Klinikai szempontból, a beavatkozástól függően maximum 1 3 mm eltérés még tolerálható lehet.) Amennyiben az orvos időben észleli a komolyabb eltérést, újraregisztrálhatja a rendszert, ez azonban fáradságos és időigényes feladat. További gond lehet, hogy a rendszerelemek közötti esetleges néhány tizedmásodpercnyi késleltetés is hasonló nagyságrendű applikációs hibát eredményezhet. Fontos gyakorlati problémát jelent a beteg rögzítése további invazív beavatkozások nélkül, valamint az esetleges mozgások követése a műtőben már meglévő eszközökkel. Robotot is tartalmazó integrált rendszereknél klinikai igény az átfogó megoldások fejlesztése. 2. Problémakör: A hibapropagáció nem megfelelő modellezése Bizonyos műtéti beavatkozások esetében (különösen az ortopéd- és idegsebészetben) az orvosok elsősorban a navigációs rendszer adataira támaszkodnak, ezért azok térbeli pontossága létfontosságú. Integrált rendszerek esetében tipikusan előfordulhat, hogy az eredeti mérési hiba a koordináta-transzformációk által eltorzítva, felnagyítva jelentkezik, és így akár több milliméter eltérés is lehet a valóság és a számított értékek között. Robotizált beavatkozásn ál ennek nagyon súlyos következményei lehetnek. Egy IGS eljárás pontossága az integrált orvosi eszköz és a beteg felvétele közötti regisztráción, valamint az egyes eszközök inherens pontosságán alapul. Összetett rendszerek esetében további tényezők is közrejátszanak, és végeredményben a hiba ezen hatások nemlineáris kombinációjából alakul ki. Fontos, hogy az orvosnak információja legyen a beteggel fizikai kapcsolatba kerülő eszközvég (szike, olló, csipesz, stb.), a Kitüntetett Pont (Point of Interest POI) hibájáról, annak eloszlásáról. E nélkül nagyon nehéz a különböző esetek és rend-

8 8 szerek pontosságának összevetése. Általánosan alkalmazható, szabványszerű metrikákra van szükség. Determinisztikus elemzést már több kutatócsoport is végzett [9, 10, 11], ugyanakkor a sztochasztikus megközelítést többnyire nem alkalmazták annak bonyolultsága miatt [12]. Megfelelően hatékony hibafelmérési módszer nélkül az IGS rendszerek használhatóságát problémás lehet számszerűsíteni. A korábban javasolt hibamérési eljárások nem foglalkoztak az orientációs hibával, hanem csak x, y, z koordináták mentén határozták meg a hibaeloszlást. Ugyanakkor egy olyan IGS rendszer esetében, amely virtuális korlátozásokat is használ, kritikus lehet az orientációs hiba. 3. Problémakör: Teleoperáció nagy távolságból Kísérleti jelleggel végeztek már távsebészeti beavatkozásokat több száz, több ezer kilométeres távolságból, földrészeken és óceánokon keresztül, különleges kommunikációs csatornákat használva. Ugyanakkor a mindennapokban a teleoperáció még nem alkalmazott, elsősorban a hálózati késleltetések miatt. Az eljövendő távsebészeti rendszereknek robosztus és stabil szabályozó algoritmusokra kell épülniük, amelyek megbirkózzanak a technikai kihívásokkal. Ezen felül komoly szerepet kap a megfelelő ember- és robotmodell felállítása is, amely biztosítja a rendszer pontos működését. Az internet-alapú, nyilvános hálózatot használó távsebészet a kommunikációs infrastruktúra fejlődésével hamarosan valósággá válhat. A jövőben lehetőség nyílik majd nagyobb távolságból elvégzett beavatkozásokra is, ugyanakkor extrém nagy késleltetésekkel mint amilyenek az űrtávsebészet esetében előfordulhatnak nem tudnak még megbirkózni. A nemzeti űrügynökségeket évtizedek óta foglalkoztatja robotizált telemedicina lehetőségének biztosítása űrhajósaik számára. Időkésleltetett rendszerek esetében elsőként a stabilitási, energetikai problémákkal kell foglalkozni, és olyan szabályozási struktúrákat kell alkotni, amelyek képesek ezek kezelésére. A modern irányításelmélet modell alapú és prediktív algoritmusai nehezen alkalmazhatók, helyettük egyszerűbb, jobban skálázható empirikus módszerek használatára van lehetőség Ilyen például a Kessler féle Kiterjesztett Szimmetrikus Optimum módszer [13], amelynek lényege, hogy zárt alakban ad lehetőséget PID szabályozók paramétereinek optimális megválasztására. A kutatóknak a fentebb vázolt problémakörökön túlmenően számos egyéb kihívást is meg kell oldaniuk, mielőtt a robottechnika véglegesen meghódíthatná az egészségügyi ellátást. Meg kell találni azokat a konkrét területeket, ahol a sebészrobotok alkalmazása kifizetődő, és nagy fejlesztési költségeik ellenére profitábilisak tudnak lenni. IV. ÚJ EREDMÉNYEK 1. Téziscsoport: Új algoritmus betegmozgás-detektálásra és kompenzálásra Kifejlesztettem egy műtéti követésen alapuló, Kép Által Vezetett rendszerekhez kapcsolódó eljárást betegmozgások kompenzálására. A módszer olyan esetekben is jól alkalmazható, amikor a műtéti követőrendszer csak limitált funkcionalitással bír, és nem kívánatos a beteg invazív rögzítése. Kapcsolódó saját publikációk: [HT-1, HT-2, HT-3, HT-4, HT-5, HT-6, HT-7, HT-8, HT-9, HT-10, HT-11, HT-12, HT-13].

9 9 1.1 Sebészeti Esetek optimális meghatározása Általános szisztémát dolgoztam ki betegmozgás-követésre, amely különböző típusú IGS rendszerekhez illeszthető. Döntési fa alapú eseményfelismerő algoritmust javasoltam, amely alapján kiválasztható a legjobb irányítási algoritmus bármely előre definiált Sebészeti Esetre. Egy integtált robotrendszer esetén betegmozgást, kameramozgást, robotmozgást és ezek tetszőleges kombinációját definiáltam, mint lehetséges Sebészeti Eseteket. Pre-operatív méréseken alapuló eljárást adtam meg a konkrét Sebészeti Eset meghatározásához, amely alapján végre lehet hajtani a szükséges beavatkozásokat, szem előtt tartva a beteg maximális fokú biztonságát. 1.2 Kiterjedő ablakos szűrés Kiterjedő ablakos szűrést javasoltam és alkalmaztam a rendszerben előforduló ismert és ismeretlen bizonytalanságok kompenzálására. Ennek segítségével a keretek közötti transzformációk nagyobb pontossággal hajthatók végre, ezáltal pontosabb adat nyerhető a sebészeti eszköz térbeli helyzetéről. Diszkusszió: Új megközelítést alkalmaztam, amely a műtéti navigációs rendszerek belső referencia-koordinátarendszerét is felhasználja a műtéti eszközök helyének pontos meghatározásához. A kezdeti regisztrációk érvényességének biztosítása által homogén transzformációk segítségével bármelyik keretben kiszámíthatóak az irányítási parancsok. A módszer előnye, hogy számos IGS rendszerhez illeszthető anélkül, hogy további hardverelemekre lenne szükség. Megalkottam az eljáráshoz szükséges definíciókat, a szűkebb tudományterület nómenklatúráját. 2. Téziscsoport: Valószínűség alapú módszer CIS rendszerek pontosságának növelésére Valószínűség alapú megközelítést javasoltam CIS rendszerek pontosságának felmérésére. A módszer segítségével meghatározható a Kitüntetett Pont (POI) lokalizációs hibájának eloszlása. A térbeli korlátozások meghatározása és a POI koordinátarendszerébe való transzformálása után megadható annak a valószínűsége, hogy a műtéti eszköz tiltott területre hatol be. Kapcsolódó saját publikációk: [HT-14, HT-15, HT-16]. 2.1 Transzformációs hibák megfelelő kifejezése Megmutattam, hogy mivel a beteg és a robot koordinátarendszereit összekapcsoló homogén transzformációk kifejezhetők egy ideális és egy zajos tag összegeként: PAT POIT = f (t) + f ( t), ahol t = [x, y, z, φ, θ, ψ], (1) annak a valószínűsége, hogy P(POI / VF), a POI a tiltott területen belül van azaz a biztonsági határokon (VF) túl analitikusan meghatározható: P(POI / VF) = f (t)dt. (2) Ezután a műtéti eszköz helye sztochasztikusan meghatározható. Mindez a f ( t) transzformációs hibafüggvény egy könnyebben kezelhető meghatározásához vezet. t/ VF

10 Skálázható biztonsági megoldás A megválasztott biztonsági határokkal és w súlyozótényezőkkel összetett korlátozások is építhetők, amelyeket az operáció során fizikailag érvényesíteni lehet a roboton keresztül. Ezáltal a veszélyes, de kisebb valószínűséggel előforduló hibák számbavétele is lehetséges: η = w 1 P(POI / VF 1 ) + w 2 P(POI / VF 2 ), (3) ahol általában w 1 > w 2,ha VF 1 jelenti az erősebb korlátozást VF 2 -höz képest. Ezáltal a beavatkozás gyorsabb és biztonságosabb, amennyiben pre-operatív felvétel alapú tervezést és Kép Által Vezetett beavatkozó eszközt használnak. 2.3 A beavatkozás pontosságának növelése a műtőben Az új megközelítés lehetőséget ad a POI hibaeloszlásának előzetes közvetlen a műtét előtti becslésére. A szimulációs eredmények felhasználhatók a műtéti elrendezés optimalizálására. Diszkusszió: Megalkottam Wiles módszerének [14] kiterjesztését, amely számításba veszi a szögbizonytalanságot is. Ez fontos információt szolgáltat arról, hogy a POI milyen irányba mozog (például a kritikus VF felé). Az eljárás nem terheli le túlságosan a jelenlegi navigációs rendszerek hardverét, és közvetlenül alkalmazható a már kereskedelmi forgalomban lévő termékeknél is. Segítségével egy korábban nem kezelt eset is számításba vehető: kis valószínűségű, de kritikus hibák kiküszöbölése. A biztonságos zónában és irányokban gyorsabb mozgás engedélyezhető a robot számára, ami által csökkenthető a műtéti idő. 3. Téziscsoport: Szabályozási módszer extrém távsebészethez Egy háromrétegű misszió-architektúrát definiáltam űrtávsebészethez, az ember és a robot hatékony együttműködését biztosító technológiákat véve figyelembe. Megfelelő kaszkád szabályozási struktúrát alkottam a távsebészeti koncepcióhoz, és megadtam alkalmazásának korlátait. Megmutattam Kessler Kiterjesztett Szimmetrikus Optimum (Extended Symmetrical Optimum) módszerének távsebészei és telerobotikai alkalmazhatóságát, és meghatároztam hozzá az optimális szabályozási paramétereket. Kapcsolódó saját publikációk: [HT-17, HT-18, HT-19, HT-20, HT-21, HT-22, HT-23, HT-24, HT-25, HT-26, HT-27, HT-28]. 3.1 Adaptívan alkalmazható szabályozótervezési metódus távsebészethez Megalkottam egy keretrendszert, amely alkalmas távsebészeti rendszerek szimulációjára, megadott limitációk mellett. Leírtam az operátor és a robot modelljét, valamint szabályozótervezési módszert adtam, amely a rendelkezésre álló adatok alapján folyamatosan a változó paraméterű modellekhez illeszti a szabályozót empirikus tervezési módszerek segítségével. 3.2 Kaszkád szabályozóstruktúra a Kiterjesztett Szimmetrikus Optimum módszerhez Empirikus tervezésen alapuló kaszkád szabályozóstruktúrát javasoltam nagy hálózati késleltetések kezelésére. A módszer a hatékony űrteleoperáció feltételrendszerére épül. A Kessler alapján kidolgozott Kiterjesztett Szimmetrikus Optimum módszert illesztettem hozzá, amely révén akár 2 másodperces késleltetés is kezelhetővé vált. Levezettem az optimális β tervezési paramétereket, és megmutattam, hogy a módszer alkalmazható a telerobotika területén. Diszkusszió: Az elkövetkező években űrhajósokkal tervezett missziók esetében különböző távjelenléti technikák kombinált alkalmazása jelentheti a megfelelő szintű távsebészeti ellátást.

11 11 A technikai kihívások megoldására definiáltam a szabályozási környezetet, és megalkottam az irányítási struktúrát. Az empirikus tervezési módszerek használata azért indokolt, mert egyszerűségük és skálázhatóságuk révén gyors, adaptívan alkalmazható megoldást kínálnak a változó környezeti feltételek kezelésére. V-A. Első téziscsoport V. AZ EREDMÉNYEK ALKALMAZÁSA A Sebészeti Eseteket meghatározó módszert a Johns Hopkins University idegsebészeti robotrendszerén teszteltem sikeresen. A betegmozgás-kompenzáló algoritmus könnyen alkalmazható számos rendszer esetében, valós körülmények között is. A közeljövőben az osztrák Austrian Center for Medical Innovation and Technology ACMIT központ ionterápiás kezelésekhez kívánja illeszteni, felmérni használatának lehetőségét. Egyeztetések folynak a NeuroMate robotot jelenleg forgalmazó és továbbfejlesztő Renishaw plc céggel a további hasznosításról. V-B. Második téziscsoport A hibadetektálás és szimuláció első tesztesete a JHU robot volt, ahol megfelelően működött. A módszer nagy előnye, hogy könnyen implementálható a legtöbb alkalmazásban lévő műtéti navigációs rendszerhez. Az eljárás jól illeszkedik a jelenlegi műtéti munkamenethez, nem zavarja meg azt. A beavatkozások előtt már a műtőben a regisztrációs eljárások után gyorsan lefuttatható a szimuláció, amely révén a sebész pontos képet kap arról, hogy milyen hibaeloszlásra számíthat, és szükség szerint variálhatja az eszközök elrendezését a műtéti pontosság érdekében. V-C. Harmadik téziscsoport A szimulációs eredmények segíthetnek az emberi teleoperáció fiziológiai működésének jobb megértésében, új kísérletek tervezését teszik lehetővé, amelyek például a laparoszkópos gyakorlóeszközökön is lehetőséget nyitnak további adatgyűjtésre. VI. A PH.D. TÉMÁBAN ELNYERT PÁLYÁZATOK A kutatást részben a Nemzeti Kutatási és Technológiai Hivatal (NKTH), Országos Tudományos Kutatási Alapprogramok OTKA T69055, OTKA CK80316 és a U.S. NSF EEC pályázatok támogatták. Köszönettel tartozom a Hungarian American Enterprise Scholarship Fund (HAESF) ösztöndíjáért, amely lehetővé tette, hogy két szemesztert a Johns Hopkins University CISST ERC központjában tölthessek.

12 12 VII. IRODALMI HIVATKOZÁSOK [1] D. M. Herron, M. Marohn és a SAGES MIRA Robotic Surgery Consensus Group, A consensus document on robotic surgery, Surgical Endoscopy, vol. 22, no. 2, pp , [2] J. Sándor, B. Lengyel, T. Haidegger, Gy. Saftics, G. Papp, A. Nagy és Gy. Wéber, Minimally invasive surgical technologies: Challenges in education and training, Asian J. of Endoscopic Surgery, vol. 3, no. 3, pp , [3] K. H. Wong, Imaging Modalities, Lecture Notes in Computer Science (LNCS), Proc. of the 1 st Intl. Conf. on Information Processing in Computer-Assisted Interventions (IPCAI), Geneva, 2010, pp [4] J. Maintz és M. Viergever, A survey of medical image registration, Medical Image Analysis, vol. 2, no. 1, pp. 1 37, [5] N. Nathoo, M. C. Cavusoglu, M. A. Vogelbaum és G. H. Barnett, In Touch with Robotics: Neurosurgery for the Future, Neurosurgery, vol. 56, no. 3, pp , [6] C. S. Karas és E. A. Chiocca, Neurosurgical robotics: a review of brain and spine applications, J. of Robotic Surgery, vol. 1, no. 1, pp , [7] M. D. O Toole, K. Bouazza-Marouf, D. Kerr, M. Gooroochurn és M. Vloeberghs, A methodology for design and appraisal of surgical robotic systems, Robotica, vol. 28, no. 2, pp , [8] T. Xia, C. Baird, G. Jallo, K. Hayes, N. Nakajima, N. Hata és P. Kazanzides, An integrated system for planning, navigation and robotic assistance for skull base surgery, Intl. J. of Medical Robotics and Computer Assisted Surgery, vol. 4, no. 4, pp , [9] D. M. Kwartowitz, S. D. Herrell és R. L. Galloway, Toward image-guided robotic surgery: determining intrinsic accuracy of the da Vinci robot, Intl. J. of Computer Assisted Radiology and Surgery, vol. 1, no. 3, pp , [10] R. Taylor és P. Kazanzides, Medical Robotics and Computer-Integrated Interventional Medicine, Advances in Computers: Emerging Technologies, vol. 73, pp , [11] J. M. Fitzpatrick, The role of registration in accurate surgical guidance, Proc. of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: J. of Engineering in Medicine, vol. 224, no. 5, pp , [12] K. O. Arras, An Introduction To Error Propagation: Derivation, Meaning and Examples of Equation C Y = F X C X FX T, Lausanne, pp. 1 14, 1998 [13] S. Preitl és R. Precup, Extended Symmetrical Optimum (ESO) Method: A New Tuning Strategy for PI/PID Controllers, Proc. of the IFAC Workshop on Digital Control: Past, Present and Future of PID Control, 2000, pp [14] A. D. Wiles, D. G. Thompsona és D. D. Frantz, Accuracy assessment and interpretation for optical tracking systems, Proc. of SPIE Medical Imaging, vol. 5367, San Diego, 2004, pp

13 13 VIII. HAIDEGGER TAMÁS FŐBB PUBLIKÁCIÓI [HT-1] T. Haidegger, T. Xia és P. Kazanzides, Accuracy improvement of a neurosurgical robot system, Proc. of the 2 nd IEEE RAS/EMBS Intl. Conf. on Biomedical Robotics and Biomechatronics (BioRob), Scottsdale, 2008, pp [HT-2] T. Haidegger, L. Kovács, G. Fordos, Z. Benyó és P. Kazanzides, Future Trends in Robotic Neurosurgery, Proc. of the 14 th Nordic-Baltic Conf. on Biomedical Engineering and Medical Physics, Riga, 2008, pp [HT-3] T. Haidegger, P. Kazanzides és Z. Benyó, Integrált robotrendszer fejlesztése agyalapi sebészet támogatására, Proc. of the 5. Magyar Klinikai Mérnöki Konferencia (BU- DAMED08), Budapest, 2008, pp [HT-4] T. Xia, T. Haidegger, K. Hayes, N. Hata és P. Kazanzides, Integration of Open Source and Commercial Software for a Neurosurgical Robot System, Workshop on Systems & Architecture for Computer Assisted Intervention at MICCAI (elektronikus verzió), [HT-5] T. Haidegger, L. Kovács, B. Benyó és Z. Benyó, Spatial Accuracy of Surgical Robots, Proc. of the 5 th Intl. Symp. on Applied Computational Intelligence and Informatics (SACI), Timisoara, 2009, pp [HT-6] T. Haidegger, Z. Benyó és P. Kazanzides, Sensor fusion for patient motion compensation, Proc. of the Workshop on Advanced Sensing and Sensor Integration in Medical Robotics at IEEE ICRA, Kobe, 2009, pp [HT-7] T. Haidegger és Z. Benyó, Robotikai eszközök az idegsebészet szolgálatában, Orvosi Hetilap, vol. 150, no. 39, pp , [HT-8] T. Haidegger, Z. Benyó és P. Kazanzides, Patient motion tracking in the presence of measurement errors, Proc. of the Annual Intl. Conf. of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), Minneapolis, 2009, pp [HT-9] T. Haidegger, Z. Benyó és P. Kazanzides, Manufacturing the Human Body the Era of Surgical Robots, J. of Machine Manufacturing, vol. XLIX, no. E2, pp , [HT-10] T. Haidegger, B. Benyó, L. Kovács és Z. Benyó, Force Sensing and Force Control for Surgical Robots, Proc. of the 7 th IFAC Symp. on Modelling and Control in Biomedical Systems, Aalborg, 2009, pp [HT-11] T. Haidegger, P. Kazanzides, B. Benyó, L. Kovács és Z. Benyó, Surgical case identification for an image-guided interventional system, Proc. of the IEEE/RSJ Intl. Conf. on Intelligent Robots and Systems (IROS), Taipei, [HT-12] T. Haidegger, P. Kazanzides, J. Sándor és Z. Benyó, Technological challenges of image-guided robotic surgery abrupt changes in the operating room, Proc. of the 4 th Scientific Meeting of the Japan-Hungary Surgical Society (JHSS), Yokohama, [HT-13] T. Haidegger, Z. Benyó és P. Kazanzides, Gépek az emberekért a sebészrobotok kora, Gépgyártás (megjelenés alatt), [HT-14] T. Haidegger és Z. Benyó, CIS rendszerek pontossága, Proc. of the BME MATE CIS Mini-Simp. II., Budapest, 2009, pp [HT-15] T. Haidegger, P. Kazanzides, I. Rudas, B. Benyó és Z. Benyó, The Importance of Accuracy Measurement Standards for Computer-Integrated Interventional Systems, Proc. of the EURON GEM Sig Workshop on The Role of Experiments in Robotics Research at IEEE ICRA, Anchorage, 2010, pp [HT-16] T. Haidegger, S. Győri, B. Benyó és Z. Benyó, Stochastic approach to error estimation for image-guided robotic systems, Proc. of the Annual Intl. Conf. of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), Buenos Aires, 2010, pp

14 14 [HT-17] T. Haidegger és Z. Benyó, Surgical robotic support for long duration space missions (elektronikus teljes verzió), Proc. of the 16 th IAA Humans in Space Symp., Beijing, 2007, pp [HT-18] T. Haidegger, Surgical Robots in Space: Long Distance Telesurgery, 3 rd SEU on Surgical Robotics (elektronikus verzió), Montpellier, pp. 1 15, [HT-19] T. Haidegger és Z. Benyó, Future of Surgical Robots in Space, Proc. of the 58 th Intl. Astronautical Congress (IAC), Hyderabad, 2007, vol. 3., pp [HT-20] T. Haidegger és Z. Benyó, Surgical robotic support for long duration space missions, Acta Astronautica, vol. 63, no. 7-10, pp , IF: 0.374, [HT-21] T. Haidegger és Z. Benyó, Extreme telemedicine: feasibility of telesurgery and telementoring in space (elektronikus teljes verzió), J. of Telemedicine and e-health, Proc. of the 13 th Annual Intl. Meeting and Exposition of the American Telemedicine Association, IF: 0.97, vol. 14, no. S1, pp , [HT-22] T. Haidegger, In-space surgery: impact of robotic technology on future exploration missions, in Proc. of the 9 th Intl. Symp. on Artificial Intelligence, Robotics and Automation in Space (i-sairas08), Los Angeles, 2008, pp [HT-23] T. Haidegger, L. Kovács, S. Preitl, R.-E. Precup, A. Kovács, B. Benyó és Z. Benyó, Modeling and Control Aspects of Long Distance Telesurgical Applications, Proc. of the IEEE Intl. Joint Conf. on Computational Cybernetics and Technical Informatics (ICCC CONTI), Timisoara, 2010, pp [HT-24] T. Haidegger, J. Sándor és Z. Benyó, Surgery in space: the future of robotic telesurgery, Surgical Endoscopy, vol. 25, issue: 3, p , IF: 3.304, [HT-25] T. Haidegger és Z. Benyó, Extreme Telesurgery, ch. 2. in S. H. Baik, Ed. Robot Surgery, IN-TECH, Vienna, 2010, pp [HT-26] T. Haidegger, L. Kovács, S. Preitl, R.-E. Precup, B. Benyó és Z. Benyó, Cascade Control for Telehealth Applications, Scientific Bulletin Politehnica University of Timisoara, Romania, Transactions on Automatic Control and Computer Science, vol. 55(69), no. 4, pp [HT-27] T. Haidegger, L. Kovács, S. Preitl, R.-E. Precup, B. Benyó and Z. Benyó, Controller Design Solutions for Long Distance Telesurgical Applications, International Journal of Artificial Intelligence (IJAI), vol. 6, no. S11, [HT-28] T. Haidegger, L. Kovács, S. Preitl, R.-E. Precup, B. Benyó and Z. Benyó, Cascade Control for Telerobotic Systems Serving Space Medicine, 18 th IFAC World Congress, elfogadott, Milan, IX. TOVÁBBI VÁLOGATOTT PUBLIKÁCIÓK [HT-29] T. Haidegger, Advanced Robotic Arms in Space, Proc. of the 55 th Intl. Astronautical Congress (IAC), Vancouver, vol. 4, pp , [HT-30] T. Haidegger, Műtőrobotok és Teleoperáció a Holnap Sebészete, IME Inforamtika és Menedzsment az Egészségügyben, vol. 5, no. 3, pp , [HT-31] T. Haidegger és Z. Benyó, Industrial Robotic Solutions for Interventional Medicine, Proc. of the 19 th Biannual Intl. GTE Conf. (MANUFACTURING), Budapest, 2008, pp [HT-32] Z. Benyó, L. Kovács, G. Fördős, B. Benyó, I. Bosznai, L. Szabó, T. Haidegger és G. Várallyay, Járművezetők élettani jeleit mérő rendszer kialakítása, A Jövő Járműve, vol. 3, no. 1-2, pp , 2008.

15 15 [HT-33] T. Haidegger, L. Kovács, B. Benyó és Z. Benyó, Industrial Concepts Applied to Surgical Robotics, Proc. of the 9 th Intl. Conf. on Modern Technologies in Manufacturing (MTeM), Cluj-Napoca, 2009, pp [HT-34] T. Haidegger, B. Lengyel, P. Lenyu, Z. Benyó és J. Sándor, The new Apollo surgical training system (elektronikus teljes verzió), Proc. of the 21 th Intl. Conf. of Society for Medical Innovation and Technology (SMIT), 2009, pp [HT-35] A. György, L. Kovács, T. Haidegger és B. Benyó, Investigating a Novel Model of Human Blood Glucose System at Molecular Levels from Control Theory Point of View, Acta Universitatis Sapientiae, Electrical and Mechanical Engineering, vol. 1, no. 1, pp , [HT-36] L. Szilágyi, Á. Lehotsky, M. Nagy, T. Haidegger, B. Benyó és Z. Benyó, Stery-Hand: a New Device to Support Hand Disinfection, Proc. of the Annual Intl. Conf. of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), Buenos Aires, 2010, pp [HT-37] M. Nagy, T. Haidegger, L. Szilágyi, Á. Lehotsky, L. Kovács és B. Benyó, Imaging Technology to Prevent Hospital Acquired Infections, Proc. of the 8 th Student Science Conf. (SSC). Wroclaw, Wydawnictwo Politechniki Wroclawskiej, 2010, pp [HT-38] Á. Lehotsky, M. Nagy és T. Haidegger, Towards the Objective Evaluation of Hand Disinfection, Proc. of the 16 th Southern Biomedical Engineering Conf. (SBEC), College Park, SessionID: 7.4, [HT-39] A. Lassó, M. Kelemen, T. Haidegger, C. Kirisits és G. Fichtinger, Gynecology brachytherapy applicator pose reconstruction in MR images, Intl. Congress Series, Proc. of the 24 th Intl. Congress and Exhibition on Computer Assisted Radiology and Surgery (CARS), no. S1, pp , [HT-40] T. Haidegger, A robotsebészet hódítása sikerek, kudarcok, kihívások, Orvosi Hetilap, vol. 151, no. 41, pp , [HT-41] T. Haidegger, G. Fenyvesi, L. Kovács, B. Benyó és Z. Benyó, Methods and Techniques to Assess Electromagnetic Tracking Systems, Proc. of the 1 st Intl. Conf. on Applied Bionics and Biomechanics (ICABB), paper ID:, Venice, [HT-42] J. Sándor, B. Lengyel, T. Haidegger, G. Saftics, G. Papp, A. Nagy és G. Wéber, Minimally invasive surgical technologies: Challenges in education and training, Asian J. of Endoscopic Surgery, vol. 3, no. 3, pp , [HT-43] M. Nagy, L. Szilágyi, Á. Lehotsky, T. Haidegger és B. Benyó, An Image-Guided Tool to Prevent Hospital Acquired Infections, in Proc. of SPIE Medical Imaging, vol , Orlando, 2011, pp X. TOVÁBBI KIVONATOK, KÖZLEMÉNYEK [HT-44] T. Haidegger, Control of a Flexible Multi-Manipulator System, 2 nd Summer European University, Montpellier, [HT-45] T. Haidegger, Effective use of Space Manipulators, Lapikud IT & Innovation Workshop, Tallinn, [HT-46] T. Haidegger, Műtőrobotok és Teleoperáció a Holnap Sebészete, XXIV. Neumann Kollokvium, Veszprém, pp. 1 4, [HT-47] T. Haidegger, Z. Benyó, Robotizált sebészeti alkalmazások, Semmelweis Egyetem Ph.D. Tudományos Napok, Budapest, 2007.

16 16 [HT-48] T. Haidegger és Z. Benyó, Bevezetés a sebészrobotikába, Proc. of the BME MATE Sebészrobotikai Mini-Simp. (elektronikus), Budapest, [HT-49] T. Haidegger, Orvosbiológiai rendszerek szimiulációja, Laboratóriumi segédlet és mérésvezetői útmutató a VIFO5132, TE14AF06, VIFO2OBG tárgyakhoz, pp. 1 26, [HT-50] T. Haidegger, Orvosbiológiai rendszerek identifikációja, Laboratóriumi segédlet és mérésvezetői útmutató a VIFO5132, TE14AF06, VIFO2OBG tárgyakhoz, pp. 1 32, [HT-51] T. Haidegger, Robotsebészet a NOTES műtéteknél, Proc. of the II. Magyar NOTES Kongresszus, P. Lukovics, Ed., Budapest, [HT-52] T. Haidegger és Z. Benyó, A CIS jelene és jövője, Proc. of the BME MATE CIS Mini-Simp. I., Budapest, 2009, pp [HT-53] T. Haidegger és Z. Benyó, Intelligens sebészrobotok, NJSZT Intelligens Rendszerek Fiatal Kutatók Szimpóziuma, Budapest, [HT-54] T. Haidegger, M. Nagy, Á. Lehotsky és L. Szilágyi, Method and apparatus for hand disinfection quality control, Magyar Szabadalmi HivatalMSZ (BME, függőben), XI. SZERKESZTŐI MUNKA [HT-55] Z. Benyó és T. Haidegger (Eds.), BME MATE CIS Miniszimpózium I-II, BME, Budapest, ISBN , pp. 1 56, [HT-56] D. Marx és B. Benedek, International 24-hour Programming Contest, : Problem Sets, T. Haidegger (Ed.), PANEM, Budapest, ISBN , pp , XII. DIPLOMAMUNKA [HT-57] T. Haidegger, Control of Redundant Multi-Manipulator Systems, BME villamosmérnöki M.Sc. diplomamunka, Konzulens: I. Harmati, Budapest, pp. 1 89, [HT-58] T. Haidegger, Improving the Accuracy and Safety of a Robotic System for Neurosurgery, BME egészségügyimérnöki M.Sc. diplomamunka, Konzulensek: Z. Benyó, P. Kazanzides, Budapest, pp. 1 94, Publikációs tevékenység összefoglalása: Összes publikáció: 53 Lektorált publikációk: 28 Szabadalom: 1 (függő) Összes idézés (önhivatkozásokkal együtt): 38 Összes független idézés: 6 Független recenzió: 1 Összesített impakt faktor: Konzulensi tevékenység összefoglalása: Összes konzultált hallgató: 16 TDK-k száma: 3 Megvédett B.Sc. diplomák: 2 Megvédett M.Sc. diplomák: 3, 3 folyamatban

17 17 XIII. KONZULENSI TEVÉKENYSÉG [HT-57] G. Fenyvesi, Műtéti navigációs rendszer pontosabbá tétele kétlépcsős Kálmán szűrő segítségével, VIK TDK dolgozat, Konzulens: T. Haidegger, L. Kovács, [HT-58] M. Kelemen, Modell alapú szimuláció méhnyakrák brachyterápiás kezeléséhez, VIK TDK dolgozat, Konzulens: T. Haidegger, G. Fichtinger, A. Lassó, [HT-59] M. Nagy és Á. Lehotsky, Sebészi bemosakodás minősítésére szolgáló berendezés, VIK TDK dolgozat, Konzulensek: T. Haidegger, L. Szilágyi, [HT-60] G. Fenyvesi, Kétlépcsős Kálmán szűrő használata műtéti navigáció támogatására, Villamosmérnöki B.Sc. szakdolgozat, Konzulens: T. Haidegger, [HT-61] M. Kelemen, Optimalizációs eljárás kidolgozása méhnyakrák brachyterápiás kezelésének tervezéséhez, Villamosmérnöki B.Sc. szakdolgozat, Konzulensek: T. Haidegger, G. Fichtinger, A. Lassó, [HT-62] D. Hidvégi, Kép által vezetett sebészeti rendszer navigációjának fejlesztése Kálmánszűrő felhasználásával, Egészségügyimérnöki M.Sc. szakdolgozat, Konzulens: T. Haidegger, [HT-63] Á. Lehotsky, Kézfertőtlenítés minőségenek vizsgálata a STERY HAND készülékkel, Egészségügyimérnöki M.Sc. szakdolgozat, Konzulens: T. Haidegger, [HT-66] Zs. Szeleczky, Robotsebészeti osztály tervezése, Egészségügyimérnöki M.Sc. szakdolgozat, Konzulens: T. Haidegger, [HT-65] M. Nagy, Automatizált rendszer sebészi bemosakodás ellenőrzéséhez, Egészségügyimérnöki M.Sc. szakdolgozat, Konzulens: T. Haidegger, 2011 (folyamatban).