Artırılmış Gerçeklik Kullanılarak Transkateter Aort Kapak Replasmanında Otomatik Cerrahi

Özet

Bu makale, artırılmış gerçeklik (AR) tabanlı 3D rekonstrüksiyona dayalı bir otomatik cerrahi modülünün tasarımını ve uygulanmasını sunmaktadır. Sistem, cerrahların yeniden yapılandırılmış özellikleri incelemesine ve cerrahi el hareketlerini ameliyatı yakın bir yerde yapıyormuş gibi tekrarlamasına olanak tanıyarak uzaktan ameliyatı mümkün kılar.

Özet

Artırılmış Gerçeklik (AR), tıbbi uygulamalarda yüksek talep görmektedir. Bu makalenin amacı, Transkateter Aort Kapak Replasmanı (TAVR) için AR kullanarak otomatik cerrahi sağlamaktır. TAVR, açık kalp cerrahisi için alternatif tıbbi prosedürdür. TAVR, bir kateter kullanarak yaralı kapağı yenisiyle değiştirir. Mevcut modelde uzaktan yönlendirme yapılırken, ameliyat AR'ye dayalı olarak otomatikleştirilmemektedir. Bu makalede, cerrahi ortamda görüntü yakalamanın otomasyonu için bir motora bağlı, uzamsal olarak hizalanmış bir kamera kullandık. Kamera, kateter test yatağı ile birlikte hastanın kalbinin 2D yüksek çözünürlüklü görüntüsünü izler. Yakalanan bu görüntüler, mobil uygulama kullanılarak kardiyoloji uzmanı olan uzaktaki bir cerraha yüklenir. Bu görüntü, 2D görüntü izlemeden 3D rekonstrüksiyon için kullanılır. Bu, bir dizüstü bilgisayardaki öykünücü gibi bir HoloLens görüntülenir. Cerrah, döndürme ve ölçekleme gibi ek dönüştürme özellikleriyle yeniden yapılandırılmış 3D görüntüleri uzaktan inceleyebilir. Bu dönüştürme özellikleri el hareketleriyle etkinleştirilir. Cerrahın rehberliği, süreci gerçek zamanlı senaryolarda otomatikleştirmek için cerrahi ortama iletilir. Cerrahi alandaki kateter test yatağı, uzaktaki cerrahın el hareketi rehberliği ile kontrol edilir. Geliştirilen prototip model, AR aracılığıyla uzaktan cerrahi rehberliğin etkinliğini göstermektedir.

Giriş

AR, 3B modeli gerçek dünya ortamında üst üste bindirebilir. AR'ye yönelik teknolojik gelişme, eğitim¹, tıp², üretim³ ve eğlence⁴ olmak üzere birçok alanda paradigma kayması yarattı. AR teknolojisi, ultra güvenilir düşük gecikmeli iletişim ile birlikte, tıp alanındaki kaçınılmaz rolünü kanıtlıyor. İnsan anatomisinin öğrenme aşamasından cerrahi rehberliğe kadar, öğrenme aşamaları AR destekli yazılım ^5,6 ve donanım ile görselleştirilebilir. AR, cerrahi bir ortamda tıp doktoruna çok önemli ve güven....

Protokol

1. Cerrahi ortam

1. Şekil 1'de gösterildiği gibi bir ameliyat ortamı tasarlayın. Ortamda, nesne taşıyan bir plaka, robotik bir kol ve biri kamera yer tutucusunu, diğeri ise tutarlı bir beyaz arka plana sahip olmak için terazi tartım modülüyle birlikte iki yana asılı tuttuğa sahip olduğundan emin olun.
2. Biri 2.1 ila 2.10 adımlarında belirtildiği gibi canlı cerrahi ortamın anlık görüntüsü için, diğeri ise 3.1 ila 3.4 adımlarında belirtildiği gibi 360° gözetimi destekleyen döner mekanizmayı kontrol etmek için iki sürücü geliştirin.
3. Yukarıdaki iki modülü uygulamadan önce, cerrahın HoloLens öykünücüsü....

Sonuçlar

Protokol kalp fantom modeli ile test edildi. Şekil 2 , mekansal olarak dağıtılmış kameralar yardımıyla cerrahi alanın canlı gözetimi için beklenen kurulumu göstermektedir. Şekil 2'de gösterildiği gibi dağıtılmış kameralar, etkili 3D rekonstrüksiyon için alanın uzamsal çözünürlüğünü artırmaya yardımcı olur. Bununla birlikte, bu kameraların çeşitli mekansal konumlara fiziksel olarak yerleştirilmesinin gerçekleştirilmesi kar.......

Tartışmalar

Mevcut bir çalışmada¹⁵, kalpteki kateterin yerini belirlemek için X-ışını ve BT taramaları incelenir. Bununla birlikte, AR TAVR replasmanı, 3D rekonstrüksiyon kullanılarak otomatik bir modelin uygulanmasıyla TAVR¹⁸ cerrahi prosedüründe yeni bir olasılık oluşturmaktadır. Protokol bölümünde de belirtildiği gibi, bu çalışmanın tasarlanması için beş aşamadan oluşmaktadır. Önceki çalışmamız^22'de önerdiğimiz, bölüm.......

Malzemeler

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