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 Szimuláció felmérése) metszik azt, amíg(kockázatok elérik a kijelzőt. Végül a pixel olyan színű lesz, mint a legnagyobb intenzitású metszett pixel. Navigáció modell alapján
•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) Szegmentálás •Volume rendering – A kívánt, modellezendő terület határainak megtalálása (komplex folyamat)– időigényes – számtalan Sugárkövetés (ray-tracing) megközelítés 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
A 3D orvosi képalkotás további MedicView, Toshibaelőtt Medical Systems, Medison America, növekedés áll: TomTec, The Esaote Groupdolláros piac •2012-re 3,9 milliárd milliárd3CT&MRI Medtronic• ,2,7 Imaging Műtőn belüli, valós idejű képalkotás (MRI és fluoroscopy), és
navigáció
Merge – eFilm 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!
