Cirurgia Automática no Implante Percutâneo da Valva Aórtica com Realidade Aumentada

Summary

Este artigo apresenta o projeto e a implementação de um módulo de cirurgia automática baseado em reconstrução 3D baseada em realidade aumentada (AR). O sistema permite a cirurgia remota, permitindo que os cirurgiões inspecionem características reconstruídas e repliquem os movimentos cirúrgicos da mão como se estivessem realizando a cirurgia nas proximidades.

Abstract

A Realidade Aumentada (AR) está em alta demanda em aplicações médicas. O objetivo do artigo é fornecer cirurgia automática usando RA para o implante percutâneo da valva aórtica (TAVI). O TAVI é o procedimento médico alternativo para cirurgia de coração aberto. O TAVI substitui a válvula lesada por uma nova usando um cateter. No modelo existente, a orientação remota é fornecida, enquanto a cirurgia não é automatizada com base na RA. Neste artigo, implantamos uma câmera alinhada espacialmente que é conectada a um motor para a automação da captura de imagens no ambiente cirúrgico. A câmera rastreia a imagem 2D de alta resolução do coração do paciente junto com o banco de testes do cateter. Essas imagens capturadas são carregadas usando o aplicativo móvel para um cirurgião remoto especialista em cardiologia. Esta imagem é utilizada para a reconstrução 3D a partir do rastreamento de imagens 2D. Isso é exibido em um HoloLens como um emulador em um laptop. O cirurgião pode inspecionar remotamente as imagens reconstruídas em 3D com recursos adicionais de transformação, como rotação e dimensionamento. Esses recursos de transformação são ativados por meio de gestos com as mãos. A orientação do cirurgião é transmitida ao ambiente cirúrgico para automatizar o processo em cenários em tempo real. O banco de testes do cateter no campo cirúrgico é controlado pela orientação do cirurgião remoto por gestos manuais. O modelo de protótipo desenvolvido demonstra a eficácia da orientação cirúrgica remota por meio de RA.

Introduction

A RA pode sobrepor o modelo 3D em um ambiente do mundo real. O desenvolvimento tecnológico em direção à RA fez uma mudança de paradigma em muitos campos, ou seja, educação¹, medicina², manufatura³ e entretenimento⁴. A tecnologia AR, juntamente com a comunicação ultraconfiável de baixa latência, prova seu papel inevitável na área médica. Desde o estágio de aprendizado da anatomia humana até a orientação cirúrgica, os estágios de aprendizado podem ser visualizados com software ^5,6 e hardware com ....

Protocol

1. Ambiente cirúrgico

1. Projete um ambiente cirúrgico conforme mostrado na Figura 1. Certifique-se de que o ambiente tenha um prato de transporte de objetos, um braço robótico e dois braços pendurados lateralmente, um para segurar um espaço reservado para câmera e o outro para ter um fundo branco consistente junto com o módulo de pesagem para balança.
2. Desenvolva dois drivers, um para o instantâneo do ambiente cirúrgico ao vivo, conforme mencionad.......

Discussion

Em um trabalho existente¹⁵, raios-X e tomografias computadorizadas são examinados para localizar o cateter no coração. No entanto, a substituição do TAVI AR estabelece uma nova possibilidade no procedimento cirúrgico do TAVI¹⁸ pela implementação de um modelo automatizado usando reconstrução 3D. Como mencionado na seção de protocolo, este trabalho tem cinco etapas para projetar. O primeiro estágio do DITF²², mencionado na seção 6, que p.......

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