Oláh János Steinbach Gábor Számítógéppel Integrált Sebészet Miniszimpózium 2009
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
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
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.
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)
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)
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
Térérzet megteremtése Két szem eltérő képet lát Tisztalátás távolságában 5-15 -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
Térérzet megteremtése Két szem eltérő képet lát Tisztalátás távolságában 5-15 -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
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
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
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
da Vinci Surgical System Független megjelenítés a két szemre Komfortos, ergonómikus munkakörnyezet 4 szabadsági fokú manipulátorfej
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
Referenciák [1] University of Maryland: www.umm.edu/neurosciences/image_guided.htm (2009. április 25.) [2] NEMA: medical.nema.org (2009. április 25.) [3] Evorad: www.evorad.com (2009. április 25.) [4] Lakare, Sarang: 3D Segmentation Techniques for Medical Volumes (www.cs.sunysb.edu/~mueller/teaching/cse616/sarangrpe.pdf) [5 ] Commercial 3-D imaging software migrates to PC, Oct. 1998: (www.ablesw.com/3d-doctor/aioct.html) [6] OsiriX: www.osirix-viewer.com/index.html (2009. április 20.) [7] Medtronic: www.medtronicnavigation.com/procedures/intraoperative/o-arm.jsp (2009. április 20.) [8] Global 3D Medical Imaging Market (www.medicexchange.com/general-company-news/global-3dmedical-imaging-market-to-reach-39-billion-by-2012.html)
Referenciák [9] 4D Space-Time Techniques: A Medical Imaging Case Study (http://webhome.cs.uvic.ca/~mtory/publications/vis01.pdf ) [10] Mi a Leonar3Do? (http://www.3dforall.hu/?q=hu/node/1) [11] Díjak, elismerések (http://www.3dforall.hu/?q=hu/node/26) [12] http://www.geographic.hu/index.php?act=napi&rov=2&id=4819 [13] Reachin The leading haptic software solution company (http://www.reachin.se/) [14] ebeam (http://www.e-beam.com/products) [15] da Vinci Surgical System (http://www.davincisurgery.com/surgery/system/index.aspx) [16] Persistence of Vision Raytracer (www.povray.org)
Köszönjük a figyelmüket!