ניתוח אוטומטי בהחלפת מסתם אבי העורקים באמצעות צנתר במציאות רבודה

Summary

מאמר זה מציג את התכנון והיישום של מודול ניתוח אוטומטי המבוסס על שחזור תלת ממדי מבוסס מציאות רבודה (AR). המערכת מאפשרת ניתוח מרחוק בכך שהיא מאפשרת למנתחים לבחון מאפיינים משוחזרים ולשכפל תנועות ידיים כירורגיות כאילו הם מבצעים את הניתוח בסמיכות.

Abstract

מציאות רבודה (AR) מבוקשת מאוד ביישומים רפואיים. מטרת המאמר היא לספק ניתוח אוטומטי באמצעות AR עבור החלפת מסתם אבי העורקים Transcatheter (TAVR). TAVR הוא הליך רפואי חלופי לניתוחי לב פתוח. TAVR מחליף את המסתם הפגוע בחדש באמצעות קטטר. במודל הקיים ניתנת הנחיה מרחוק, בעוד שהניתוח אינו אוטומטי על בסיס מציאות רבודה. במאמר זה, פרסנו מצלמה מיושרת מרחבית המחוברת למנוע לצורך אוטומציה של לכידת תמונה בסביבה כירורגית. המצלמה עוקבת אחר התמונה הדו-ממדית ברזולוציה גבוהה של לב המטופל יחד עם מיטת הבדיקה של הצנתר. התמונות שצולמו מועלות באמצעות האפליקציה לנייד למנתח מרחוק שהוא מומחה לקרדיולוגיה. תמונה זו משמשת לשחזור תלת-ממדי ממעקב אחר תמונות דו-ממדיות. זה נראה ב- HoloLens כמו אמולטור במחשב נייד. המנתח יכול לבדוק מרחוק את התמונות המשוחזרות בתלת ממד עם תכונות טרנספורמציה נוספות כגון סיבוב וקנה מידה. תכונות טרנספורמציה אלה מופעלות באמצעות מחוות ידיים. הנחיית המנתח מועברת לסביבה הניתוחית כדי להפוך את התהליך לאוטומטי בתרחישים בזמן אמת. הצנתר הנבדק בתחום הכירורגי נשלט על ידי הנחיית מחוות היד של המנתח מרחוק. מודל האבטיפוס שפותח מדגים את היעילות של הנחיה כירורגית מרחוק באמצעות מציאות רבודה.

Introduction

מציאות רבודה יכולה להציב את המודל התלת-ממדי בסביבה בעולם האמיתי. ההתפתחות הטכנולוגית לכיוון מציאות רבודה עשתה שינוי פרדיגמה בתחומים רבים, כלומר חינוך¹, רפואה², ייצור³ ובידור⁴. טכנולוגיית AR, יחד עם תקשורת אמינה במיוחד בהשהיה נמוכה, מוכיחה את תפקידה הבלתי נמנע בתחום הרפואי. משלב הלמידה של האנטומיה האנושית ועד להדרכה כירורגית, ניתן לדמיין את שלבי הלמידה באמצעות תוכנה ^5,6 וחומרה המופעלות על ידי AR. מציאות רבודה מספקת פתרון חיוני ואמין לרופא בסביבה כירורגית ^7,8

Protocol

1. סביבה כירורגית

1. תכננו סביבת ניתוח כפי שמוצג באיור 1. ודא שלסביבה יש פלטה נושאת חפצים, זרוע רובוטית ושתי זרועות תלויות לצדדים, אחת להחזיק שומר מיקום למצלמה והשנייה בעלת רקע לבן עקבי יחד עם מודול השקילה לאיזון.
2. לפתח שני דרייברים, אחד לתמונת מצב של הסביבה ה.......

Discussion

בעבודה קיימת¹⁵ נבדקות סריקות רנטגן ו-CT לאיתור הצנתר בלב. עם זאת, החלפת AR TAVR מבססת אפשרות חדשה בפרוצדורה כירורגית TAVR¹⁸ על ידי יישום מודל אוטומטי באמצעות שחזור תלת ממדי. כפי שהוזכר בסעיף הפרוטוקול, לעבודה זו יש חמישה שלבים לתכנון. השלב הראשון של DITF²², המוזכ.......

Materials

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