Cirugía automática en reemplazo valvular aórtico transcatéter mediante realidad aumentada

Resumen

En este artículo se presenta el diseño e implementación de un módulo de cirugía automática basado en reconstrucción 3D basado en realidad aumentada (RA). El sistema permite la cirugía a distancia al permitir a los cirujanos inspeccionar las características reconstruidas y replicar los movimientos quirúrgicos de la mano como si estuvieran realizando la cirugía en estrecha proximidad.

Resumen

La Realidad Aumentada (RA) tiene una gran demanda en aplicaciones médicas. El objetivo del trabajo es proporcionar cirugía automática mediante RA para el reemplazo valvular aórtico transcatéter (TAVI). El TAVR es el procedimiento médico alternativo para la cirugía a corazón abierto. El TAVR reemplaza la válvula lesionada por la nueva mediante un catéter. En el modelo actual, se da orientación remota, mientras que la cirugía no está automatizada en base a la RA. En este artículo, implementamos una cámara alineada espacialmente que está conectada a un motor para la automatización de la captura de imágenes en el entorno quirúrgico. La cámara rastrea la imagen 2D de alta resolución del corazón del paciente junto con el banco de pruebas del catéter. Estas imágenes capturadas se cargan mediante la aplicación móvil a un cirujano remoto experto en cardiología. Esta imagen se utiliza para la reconstrucción 3D a partir del seguimiento de imágenes 2D. Esto se ve en un HoloLens como un emulador en una computadora portátil. El cirujano puede inspeccionar de forma remota las imágenes reconstruidas en 3D con funciones de transformación adicionales, como la rotación y el escalado. Estas características de transformación se habilitan a través de gestos con las manos. La orientación del cirujano se transmite al entorno quirúrgico para automatizar el proceso en escenarios en tiempo real. El banco de pruebas del catéter en el campo quirúrgico se controla mediante la guía de gestos de la mano del cirujano remoto. El modelo prototipo desarrollado demuestra la eficacia de la guía quirúrgica a distancia a través de la RA.

Introducción

La RA puede superponer el modelo 3D en un entorno real. El desarrollo tecnológico hacia la RA ha supuesto un cambio de paradigma en muchos campos, a saber, la educación¹, la medicina², la fabricación³ y el entretenimiento⁴. La tecnología de realidad aumentada, junto con una comunicación ultrafiable de baja latencia, demuestra su papel inevitable en el campo de la medicina. Desde la etapa de aprendizaje de la anatomía humana hasta la guía quirúrgica, las etapas de aprendizaje se pueden visualizar con software ^5,6

Protocolo

1. Entorno quirúrgico

1. Diseñe un entorno quirúrgico como se muestra en la Figura 1. Asegúrese de que el entorno tenga un plato para transportar objetos, un brazo robótico y dos brazos para colgar lateralmente, uno para sostener un marcador de posición de la cámara y el otro para tener un fondo blanco consistente junto con el módulo de pesaje para el equilibrio.
2. Desarrolle dos controladores, uno para la instantánea del entorno quirúrgico en vivo, como se menciona en los pasos 2.1 a 2.10, y el otro para controlar el mecanismo giratorio que admite la vigilancia de 360°, como se mencionó en los pasos 3.1 a ....

Discusión

En un trabajo existente¹⁵, se examinan las radiografías y las tomografías computarizadas para localizar el catéter en el corazón. Sin embargo, el reemplazo del AR TAVR establece una nueva posibilidad en el procedimiento quirúrgico TAVR¹⁸ mediante la implementación de un modelo automatizado mediante reconstrucción 3D. Como se mencionó en la sección de protocolo, este trabajo tiene cinco etapas para diseñar. La primera etapa del DITF²², menci.......

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
android IDE	software	https://developer.android.com/studio	software can be downloaded from this link
Arduino Board	Ardunio Uno	Ardunio Uno	Microcontroller for processing
arduino software	software	https://www.arduino.cc/en/software.	software can be downloaded from this link
Human Heart phantom model	Biology Lab Equipment Manufacturer and Exporter	B071YBLX2V(8B-ZB2Q-H3MS-1)	light weight model with 3parts to the deep analysis of heart.
mobile holder	Humble universal monopoad holder	B07S9KNGVS	To carry the mobile in surgical field
pycharm IDE	software	https://www.jetbrains.com/pycharm/	software can be downloaded from this link
Robot arm	Printed-bots	B08R2JLKYM(P0-E2UT-JSOU)	arm can be controlled through control signal.it has 5 degree of freedom to access.
servo motor	Kollmorgen Co-Engineers Motors	MG-966R	high-torque servo motor,servo pulses ranging from 500 to 2500 microseconds (µs), with a frequency of 50Hz to 333Hz.
servomotor	Kollmorgen Co-Engineers Motors	SG-90R	1.8 kg-cm to 2.5 kg-cm load can be applied to SG-90R servo.
Stepper Motor	28BYJ-48	28BYJ-48	Steper motor, 5V DC, 100 Hz frequency, torque 1200 Gf.cm
Stepper Motor	Nema 23	Nema	Steper motor, 9V - 42 V DC, 100 Hz frequency