Name: robotized testing of camera positions to determine ideal configuration for stereo 3d visualization of open-heart surgery
Uploaded: 2021-08-12T14:45:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Robotized Testing of Camera Positions to Determine Ideal Configuration for Stereo 3D Visualization of Open-Heart Surgery at JoVE.com

Araştırma Vinnova (2017-03728, 2018-05302 ve 2018-03651), Kalp-Akciğer Vakfı (20180390), Family Kamprad Vakfı (20190194) ve Anna-Lisa ve Sven Eric Lundgren Vakfı (2017 ve 2018) tarafından finanse edilen fonlarla gerçekleştirildi.

Deneyler İsveç'in Lund kentindeki yerel Etik Kurulu tarafından onaylandı. Katılım gönüllülük esasına dayalıydı ve hastaların yasal vasileri bilgilendirilmiş yazılı onay verdi.
1. Robot kurulumu ve konfigürasyonu
NOT: Bu deneyde çift kollu işbirlikçi endüstriyel robot ve dokunmatik ekranlı standart kontrol paneli kullanıldı. Robot, RobotWare 6.10.01 kontrol yazılımı ve robot entegre geliştirme ortamı (IDE) RobotStudio 2019.525 ile kontrol ...

<ol>
	<li>Held, R. T., Hui, T. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+guide+to+stereoscopic+3D+displays+in+medicine.">A guide to stereoscopic 3D displays in medicine.</a> Academic Radiology. 18 (8), 1035-1048 (2011).</li><li>van Beurden, M. H. P. H., IJsselsteijn, W. A., Juola, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effectiveness+of+stereoscopic+displays+in+medicine:+A+review.">Effectiveness of stereoscopic displays in medicine: A review.</a> 3D Research. 3 (1), 1-13 (2012).</li><li>Luursema, J. M., Verwey, W. B., Kommers, P. A. M., Geelkerken, R. H., Vos, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimizing+conditions+for+computer-assisted+anatomical+learning.">Optimizing conditions for computer-assisted anatomical learning.</a> Interacting with Computers. 18 (5), 1123-1138 (2006).</li><li>Takano, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Usefulness+and+capability+of+three-dimensional,+full+high-definition+movies+for+surgical+education.">Usefulness and capability of three-dimensional, full high-definition movies for surgical education.</a> Maxillofacial Plastic and Reconstructive Surgery. 39 (1), 10 (2017).</li><li>Triepels, C. P. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Does+three-dimensional+anatomy+improve+student+understanding.">Does three-dimensional anatomy improve student understanding.</a> Clinical Anatomy. 33 (1), 25-33 (2020).</li><li>Beermann, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+visualisation+improves+understanding+of+surgical+liver+anatomy.">Three-dimensional visualisation improves understanding of surgical liver anatomy.</a> Medical Education. 44 (9), 936-940 (2010).</li><li>Battulga, B., Konishi, T., Tamura, Y., Moriguchi, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Effectiveness+of+an+interactive+3-dimensional+computer+graphics+model+for+medical+education.">The Effectiveness of an interactive 3-dimensional computer graphics model for medical education.</a> Interactive Journal of Medical Research. 1 (2), (2012).</li><li>Yammine, K., Violato, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+meta-analysis+of+the+educational+effectiveness+of+three-dimensional+visualization+technologies+in+teaching+anatomy.">A meta-analysis of the educational effectiveness of three-dimensional visualization technologies in teaching anatomy.</a> Anatomical Sciences Education. 8 (6), 525-538 (2015).</li><li>Fitzgerald, J. E. F., White, M. J., Tang, S. W., Maxwell-Armstrong, C. A., James, D. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Are+we+teaching+sufficient+anatomy+at+medical+school?+The+opinions+of+newly+qualified+doctors.">Are we teaching sufficient anatomy at medical school? The opinions of newly qualified doctors.</a> Clinical Anatomy. 21 (7), 718-724 (2008).</li><li>Bergman, E. M., Van Der Vleuten, C. P. M., Scherpbier, A. J. J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Why+don't+they+know+enough+about+anatomy?+A+narrative+review.">Why don't they know enough about anatomy? A narrative review.</a> Medical Teacher. 33 (5), 403-409 (2011).</li><li>Terzi&#263;, K., Hansard, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methods+for+reducing+visual+discomfort+in+stereoscopic+3D:+A+review.">Methods for reducing visual discomfort in stereoscopic 3D: A review.</a> Signal Processing: Image Communication. 47, 402-416 (2016).</li><li>Fan, Z., Weng, Y., Chen, G., Liao, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+interactive+surgical+visualization+system+using+mobile+spatial+information+acquisition+and+autostereoscopic+display.">3D interactive surgical visualization system using mobile spatial information acquisition and autostereoscopic display.</a> Journal of Biomedical Informatics. 71, 154-164 (2017).</li><li>Fan, Z., Zhang, S., Weng, Y., Chen, G., Liao, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+quantitative+evaluation+system+for+autostereoscopic+display.">3D quantitative evaluation system for autostereoscopic display.</a> Journal of Display Technology. 12 (10), 1185-1196 (2016).</li><li>McIntire, J. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Binocular+fusion+ranges+and+stereoacuity+predict+positional+and+rotational+spatial+task+performance+on+a+stereoscopic+3D+display.">Binocular fusion ranges and stereoacuity predict positional and rotational spatial task performance on a stereoscopic 3D display.</a> Journal of Display Technology. 11 (11), 959-966 (2015).</li><li>Kalia, M., Navab, N., Fels, S. S., Salcudean, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+method+to+introduce+&amp;+evaluate+motion+parallax+with+stereo+for+medical+AR/MR.">A method to introduce &amp; evaluate motion parallax with stereo for medical AR/MR.</a> IEEE Conference on Virtual Reality and 3D User Interfaces. , 1755-1759 (2019).</li><li>Kyt&#246;, M., Hakala, J., Oittinen, P., H&#228;kkinen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+camera+separation+on+the+viewing+experience+of+stereoscopic+photographs.">Effect of camera separation on the viewing experience of stereoscopic photographs.</a> Journal of Electronic Imaging. 21 (1), 1-9 (2012).</li><li>Moorthy, A. K., Su, C. C., Mittal, A., Bovik, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Subjective+evaluation+of+stereoscopic+image+quality.">Subjective evaluation of stereoscopic image quality.</a> Signal Processing: Image Communication. 28 (8), 870-883 (2013).</li><li>Yilmaz, G. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+depth+perception+evaluation+metric+for+immersive+3D+video+services.">A depth perception evaluation metric for immersive 3D video services.</a> 3DTV Conference: The True Vision - Capture, Transmission and Display of 3D Video. , 1-4 (2017).</li><li>Lebreton, P., Raake, A., Barkowsky, M., Le Callet, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluating+depth+perception+of+3D+stereoscopic+videos.">Evaluating depth perception of 3D stereoscopic videos.</a> IEEE Journal on Selected Topics in Signal Processing. 6, 710-720 (2012).</li><li>L&#243;pez, J. P., Rodrigo, J. A., Jim&#233;nez, D., Men&#233;ndez, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stereoscopic+3D+video+quality+assessment+based+on+depth+maps+and+video+motion.">Stereoscopic 3D video quality assessment based on depth maps and video motion.</a> EURASIP Journal on Image and Video Processing. 2013 (1), 62 (2013).</li><li>Banks, M. S., Read, J. C., Allison, R. S., Watt, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stereoscopy+and+the+human+visual+system.">Stereoscopy and the human visual system.</a> SMPTE Motion Imaging Journal. 121 (4), 24-43 (2012).</li><li>Kyt&#246;, M., Nuutinen, M., Oittinen, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Method+for+measuring+stereo+camera+depth+accuracy+based+on+stereoscopic+vision.">Method for measuring stereo camera depth accuracy based on stereoscopic vision.</a> Three-Dimensional Imaging, Interaction, and Measurement. 7864, 168-176 (2011).</li><li>Kang, Y. S., Ho, Y. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Geometrical+compensation+algorithm+of+multiview+image+for+arc+multi-camera+arrays.">Geometrical compensation algorithm of multiview image for arc multi-camera arrays.</a> Advances in Multimedia Information Processing. 2008, 543-552 (2008).</li><li>Product Specification IRB 14000. DocumentID: 3HAC052982-001 Revision J. ABB Robotics Available from: <a target="_blank" href="https://library.abb.com/en/results">https://library.abb.com/en/results</a> (2018)</li><li>Operating Manual IRB 14000. Document ID: 3HAC052986-001 Revision F. ABB Robotics Available from: <a target="_blank" href="https://library.abb.com/en/results">https://library.abb.com/en/results</a> (2019)</li><li>. Github repository Available from: <a target="_blank" href="https://github.com/majstenmark/stereo2">https://github.com/majstenmark/stereo2</a> (2021)</li><li>Operating manual RobotStudio. Document ID: 3HAC032104-001 Revision Y. ABB Robotics Available from: <a target="_blank" href="https://library.abb.com/en/results">https://library.abb.com/en/results</a> (2019)</li><li>Won, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adaptive+interpolation+for+3D+stereoscopic+video+in+frame-compatible+top-bottom+packing.">Adaptive interpolation for 3D stereoscopic video in frame-compatible top-bottom packing.</a> IEEE International Conference on Consumer Electronics. 2011, 179-180 (2011).</li><li>Kim, S. K., Lee, C., Kim, K. T., Javidi, B., Okano, F., Son, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi-view+image+acquisition+and+display.">Multi-view image acquisition and display.</a> Three-Dimensional Imaging, Visualization, and Display. , 227-249 (2009).</li><li>Liu, F., Niu, Y., Jin, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Keystone+correction+for+stereoscopic+cinematography.">Keystone correction for stereoscopic cinematography.</a> IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition Workshops. 2012, 1-7 (2012).</li><li>Kang, W., Lee, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Horizontal+parallax+distortion+correction+method+in+toed-in+camera+with+wide-angle+lens.">Horizontal parallax distortion correction method in toed-in camera with wide-angle lens.</a> 3DTV Conference: The True Vision - Capture, Transmission and Display of 3D Video. 2009, 1-4 (2009).</li></ol>

Canlı cerrahi sırasında, 3D video veri toplama için kullanılan deneyin toplam süresi hasta için güvenli olacak şekilde sınırlandırıldı. Nesne odaklanmamış veya aşırı pozlanmışsa, veriler kullanılamaz. Kritik adımlar kamera aleti kalibrasyonu ve kurulumu sırasındadır (adım 2). Ameliyat başladığında kamera diyaframı ve netlem değiştirilemez; kurulum ve ameliyat sırasında da aynı aydınlatma koşulları ve mesafe kullanılmalıdır. Kalbin çekilen videoda ortalanabilmesini sağlamak iç...

Cerrahide 3D görselleştirme eğitim, tanılar, ameliyat öncesi planlama ve ameliyat sonrası değerlendirme için kullanılabilir1,2. Gerçekçi derinlik algısı normal ve anormal anatomilerin 3,4,5,6'sının anlaşılmasına neden olabilir. Cerrahi işlemlerin basit 2D video kayıtları iyi bir başlangıçtır. Bununla birlikte, derinlik algısının olmaması, ameliyatsız meslektaşların farklı anatomik yapılar arasındaki antero-posterior ilişkileri tam olarak anlamalarını zorlayabilir ve bu nedenle anatominin yanlış yorumlanması riskini de doğurabilir7,8,9,10.
3D görüntüleme deneyimi beş faktörden etkilenir: (1) Kamera yapılandırması Şekil 1, (2) Taban çizgisi uzaklığında (kameralar arasındaki ayrım) gösterildiği gibi paralel veya toed-in olabilir. (3) İlgi çekici nesneye ve arka plan gibi diğer sahne özelliklerine uzaklık. (4) Ekran boyutu ve görüntüleme konumu gibi görüntüleme cihazlarının özellikleri1,11,12,13. (5) İzleyenlerin bireysel tercihleri14,15.
3D kamera kurulumu tasarlamak, çeşitli kamera taban çizgisi mesafelerinde kaydedilen test videolarının yakalanması ve öznel veya otomatik değerlendirme için kullanılacak yapılandırmalarla başlar16,17,18,19,20. Keskin görüntüler yakalamak için kamera mesafesi cerrahi alana sabit olmalıdır. Otomatik odaklama, görünüme gelebilecek ellere, aletlere veya kafalara odaklanacak şekilde ayarlanacağı için sabit odak tercih edilir. Ancak, ilgi alanı cerrahi alan olduğunda bu kolayca elde edilemez. Ameliyathaneler sınırlı erişim alanlarıdır, çünkü bu tesislerin temiz ve steril tutulması gerekir. Teknik ekipmanlar, cerrahlar ve ovma hemşireleri genellikle iyi bir görsel genel bakış ve verimli bir iş akışı sağlamak için hastanın etrafında yakından kümelenir. Kamera konumlarının 3D görüntüleme deneyimi üzerindeki etkisini karşılaştırmak ve değerlendirmek için, şekil, boyut ve renk gibi nesne özellikleri 3D görüntüleme deneyimini etkileyebileceğinden, kamera konumlarının tam bir test aralığı aynı sahneyi kaydediyor olmalıdır21.
Aynı nedenle, farklı cerrahi prosedürlerde kamera pozisyonlarının tam test aralıkları tekrarlanmalıdır. Tüm pozisyon sırası yüksek doğrulukla tekrarlanmalıdır. Cerrahi bir ortamda, taban çizgisi mesafesinin manuel olarak ayarlanması gereken mevcut yöntemler22 veya sabit taban çizgisi mesafelerine sahip farklı kamera çiftleri23 , hem alan hem de zaman kısıtlamaları nedeniyle mümkün değildir. Bu zorluğu gidermek için bu robotlaştırılmış çözüm tasarlandı.
Veriler, ameliyathanedeki tavana monte edilmiş çift kollu işbirlikçi endüstriyel robotla toplandı. Kameralar robotun bileklerine tutturuldu ve Şekil 2'de gösterildiği gibi taban çizgisi mesafesini artırarak yay şeklinde bir yörünge boyunca hareket etti.
Yaklaşımı göstermek için 4 farklı doğumsal kalp kusuru olan 4 farklı hastadan 10 test serisi kaydedildi. Ameliyatta duraklama mümkün olduğunda sahneler seçildi: cerrahi onarımdan hemen önce ve sonra atan kalplerle. Kalpler tutuklandığında diziler de yapıldı. Ameliyatlar, sahneyi yakalamak için farklı kamera yakınsama mesafeleri ve taban çizgisi mesafeleri ile kırk 5 sıra toplamak için 3 dakika 20 s duraklatıldı. Videolar daha sonra işlendi, klinik ekip için 3D olarak gösterildi, 3D videonun 0-5 arasında bir ölçek boyunca ne kadar gerçekçi olduğunu derecelendirdi.
Parmaklı stereo kameralar için yakınsama noktası, her iki görüntüdeki orta noktaların buluştuğu yerdir. Yakınsama noktası, prensip olarak nesnenin önüne, içine veya arkasına yerlenebilir, bkz. Yakınsama noktası nesnenin önünde olduğunda, nesne yakalanır ve sol kamera görüntüsü için orta çizginin solunda ve sağ kamera görüntüsü için orta çizginin sağında görüntülenir (Şekil 1A). Yakınsama noktası nesnenin arkasında olduğunda tam tersi geçerlidir (Şekil 1B). Yakınsama noktası nesne üzerinde olduğunda, nesne kamera görüntülerinin orta çizgisinde de görünür (Şekil 1C), görüntüleri birleştirmek için gözlerini kısmak gerekmediğinden muhtemelen en rahat görüntülemeyi sağlayacaktır. Rahat stereo 3D video elde etmek için, yakınsama noktasının ilgi çekici nesnenin üzerinde veya biraz arkasında bulunması gerekir, aksi takdirde izleyicinin gönüllü olarak dışa doğru gözlerini kısması gerekir (ekzotropi).
Veriler, kameraları konumlandırmak için çift kollu işbirlikçi bir endüstriyel robot kullanılarak toplanmıştı (Şekil 2A-B). Robot ekipmansız 38 kg ağırlığındadır. Robot özünde güvenlidir; beklenmedik bir etki algıladığında, hareket etmeyi durdurur. Robot, C-mount lensli 5 Megapiksel kameraları önceden belirlenmiş taban çizgisi mesafelerinde duran yay şeklindeki bir yörünge boyunca konumlandırmak için programlandı (Şekil 2C). Kameralar, Şekil 3'te gösterildiği gibi adaptör plakaları kullanılarak robot ellere tutturuldu. Her kamera saniyede 25 kare olarak kaydedildi. Lensler f-stop 1/8'de, odak noktası ilgi çekici nesneye (kalbin yaklaşık geometrik merkezi) sabitlenmiş olarak ayarlanmıştır. Her görüntü çerçevesinin iki video akışını senkronize etmek için kullanılan bir zaman damgası vardı.
Robot bileği ve kamera arasındaki ofsetler kalibre edildi. Bu, Şekil 4'te gösterildiği gibi kamera görüntülerinin artılarını hizalayarak elde edilebilir. Bu kurulumda, robot bileğindeki montaj noktasından ve kamera görüntü sensörünün merkezinden toplam çevirisel ofset, Şekil 5'te görüntülenen X yönünde 55,3 mm ve Z yönünde 21,2 mm idi. Dönme ofsetleri 1100 mm yakınsama mesafesinde ve 50 mm taban çizgisi mesafesinde kalibre edildi ve robot kontrol panelindeki joystick ile manuel olarak ayarlandı. Bu çalışmadaki robot, Kartezyen alanında 0,02 mm ve 0,01 derece dönme çözünürlüğü24 belirli bir hassasiyete sahipti. 1100 m yarıçapında, 0,01 derecelik bir açı farkı orta noktayı 0,2 mm dengeler. 50-240 mm'lik ayırmadan tam robot hareketi sırasında, her kamera için çapraz çizgi ideal yakınsama merkezinden 2 mm içindeydi.
Kameraların görüş alanının merkezi etrafında 50-240 mm arasında değişen 10 mm'lik artışlarla simetrik olarak ayrılmasıyla taban çizgisi mesafesi adım adım artırıldı (Şekil 2). Kameralar her pozisyonda 5 sn boyunca durma noktasında tutuldu ve 50 mm/s hızında pozisyonlar arasında hareket etti. Yakınsama noktası grafik kullanıcı arabirimi kullanılarak X ve Z yönleriyle ayarlanabilir (Şekil 6). Robot, çalışma aralığında buna göre takip etti.
Yakınsama noktasının doğruluğu, Şekil 7A ve B'deki tekdüze üçgenler ve değişken adları kullanılarak tahmin edildi. 'z' yüksekliği, Pisagor teoremi ile 'R' yakınsama mesafesinden hesaplanmıştır.
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/62786/62786eq01.jpg">
Şekil 7A'da gösterildiği gibi, gerçek yakınsama noktası istenen noktadan daha yakın olduğunda, 'f1' hata mesafesi
<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/62786/62786eq02.jpg">
Benzer şekilde, yakınsama noktası istenen noktaya kadar distal olduğunda, 'f2' hata mesafesi
<img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/62786/62786eq03.jpg">
Burada 'e' , kalibrasyon sırasında maksimum taban çizgisi ayrımında en fazla 2 mm (D = 240 mm) artı işareti arasındaki maksimum ayrımdı. R = 1100 mm (z = 1093 mm) için hata ± 9,2 mm'den azdı. R = 1400 mm (z = 1395 mm) için hata 11,7 mm ±. Yani, yakınsama noktasının yerleştirilmesinin hatası istenenin% 1'i içindeydi. Bu nedenle 1100 mm ve 1400 mm'lik iki test mesafesi iyi ayrılmıştır.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>2 C-mount lenses (35 mm F2.1, 5 M pixel)</td>
			<td>Tamron</td>
			<td>M112FM35</td>
			<td>Rated for 5 Mpixel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D glasses (DLP-link active shutter)</td>
			<td>Celexon</td>
			<td>G1000</td>
			<td>Any compatible 3D glasses can be used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D Projector</td>
			<td>Viewsonic</td>
			<td>X10-4K</td>
			<td>Displays 3D in 1080, can be exchanged for other 3D projectors</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>6 M2 x 8 screws</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>To attach the cXimea cameras to the camera adaptor plates</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>8 M2.5 x 8 screws</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>To attach the circular mounting plates to the robot wrist</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>8 M5 x 40 screws</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>To mount the robot</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>8 M6 x 10 screws with flat heads</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>For attaching the circular mounting plate and the camera adaptor plates</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calibration checker board plate (25 by 25 mm)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Any standard checkerboard can be used, including printed, as long as the grid is clearly visible in the cameras</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Camera adaptor plates, x2</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Designed by the authors in robot_camera_adaptor_plates.dwg, milled in aluminium.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Circular mounting plates, x2</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Distributed with the permission of the designer Julius Klein and printed with ABS plastic on an FDM 3D printer. License Tecnalia Research &#38; Innovation 2017. Attached as Mountingplate_ROBOT_SIDE_ 
			NewDesign_4.stl</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fix focus usb cameras, x2 (5 Mpixel)</td>
			<td>Ximea</td>
			<td>MC050CG-SY-UB</td>
			<td>With Sony IMX250LQR sensor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flexpendant</td>
			<td>ABB</td>
			<td>3HAC028357-001</td>
			<td>robot touch display</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Liveview</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>recording application</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RobotStudio</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>&#160;robot integrated development environment (IDE)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>USB3 active cables (10.0 m), x2</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Thumbscrew lock connector, water proofed.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>YuMi dual-arm robot</td>
			<td>ABB</td>
			<td>IRB14000</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

robotized testing of camera positions to determine ideal configuration for stereo 3d visualization of open-heart surgery

Cerrahi prosedürlerden elde edilen Stereo 3D video, tıp eğitimi için son derece değerli olabilir ve klinik iletişimi geliştirebilir. Ama ameliyathaneye ve cerrahi alana girişler kısıtlı. Steril bir ortamdır ve fiziksel alan cerrahi personel ve teknik ekipmanlarla kalabalıktır. Bu ortamda, cerrahi işlemlerin engelsiz yakalanması ve gerçekçi bir şekilde çoğaltılması zordur. Bu makale, farklı kamera taban çizgisi mesafelerinde ve yakınsama mesafelerinde stereoskopik 3D videoların hızlı ve güvenilir veri toplaması için bir yöntem sunun. Ameliyat sırasında minimum parazitle, yüksek hassasiyet ve tekrarlanabilirlikle test verilerini toplamak için kameralar çift kollu bir robotun her eline tutturuldu. Robot ameliyathaneye tavana monte edilmiş. 10 mm artımlı adımlarda ve 1100 mm ve 1400 mm'lik iki yakınsama mesafesinde 50-240 mm arasında taban çizgisi mesafesine sahip bir dizi test pozisyonundan geçen zamanlanmış bir dizi senkronize kamera hareketi gerçekleştirmek için programlandı. Art arda 40 5'li video örneğine izin vermek için ameliyata ara verildi. Toplam 10 cerrahi senaryo kaydedildi.

Video1'de, üst-alt stereoskopik 3D'de en üste yerleştirilmiş doğru görüntüye sahip kabul edilebilir bir değerlendirme videosu gösterilir. Başarılı bir sıra keskin, odaklanmış ve eşitlenmemiş görüntü çerçeveleri olmadan olmalıdır. Eşitlenmemiş video akışları, Video 2 dosyasında gösterildiği gibi bulanıklığa neden olur. Yakınsama noktası, Şekil 9A,B'de görüldüğü gibi kamera ayrımından bağımsız olarak yatay olara...

Watch this Scientific Journal Video about Robotized Testing of Camera Positions to Determine Ideal Configuration for Stereo 3D Visualization of Open-Heart Surgery at JoVE.com

Robotized Testing of Camera Positions to Determine Ideal Configuration for Stereo 3D Visualization of Open-Heart Surgery

3D stereo videoların insan derinliği algısı kamera ayrımına, yakınsama noktasına, nesneye olan uzaklığa ve aşinalığına bağlıdır. Bu makale, ideal kamera yapılandırmasını belirlemek için canlı açık kalp ameliyatı sırasında hızlı ve güvenilir test verisi toplama için robotlaştırılmış bir yöntem sönmektedir.

Açık Kalp Cerrahisinin Stereo 3D Görselleştirilmesi için İdeal Yapılandırmayı Belirlemek için Kamera Konumlarının Robotlu Testi

Stereo 3D video from surgical procedures can be highly valuable for medical education and improve clinical communication. But access to the operating room ...

Eğitim ve öğretim için yüksek kaliteli 3D videoların yakalanmasını sağlar. Açık cerrahi ile çoğu ameliyathane ayarına uygulanabilir. Robotlaştırılmış bir yaklaşımla, kamera konumlarını değerlendirmek için verileri hızlı ve doğru bir şekilde toplayabiliriz.Bu yöntem, 3D görme uygulamaları için kamera yapılandırmasını hızlı bir şekilde test etmek için kullanılır. Farklı deneklerin derinliği nasıl algılayabileceğini araştırmak için de kullanılabilir. Kamerayı robota monte etmeye başlamak için önce lensi kameraya, ardından kamerayı üç M2 vidalı adaptör plakasına takın.Ardından, dairesel montaj plakasını kamera adaptör plakasına dört M4 vida ile kameranın karşı tarafına monte edin. Tüm kameralar robota monte edildikten sonra, elde edilen montajların aynalandığını gözlemleyin. Adaptör plakasını dört M2,5 vida ile robot bileğine takın.Masaya monte edilmiş bir robot için sol kamerayı sağ robot koluna takın. USB kablolarını kameralara ve Ubuntu bilgisayarına bağlayın. Robot dokunmatik ekranında Menü düğmesine basın ve robot uygulamasını başlatmak için Stereo 2'yi seçin.Ana ekranda, robot uygulamasında 1.100 milimetre için başlamak için Git'e basın ve robotun başlangıç konumuna geçmesini bekleyin. Koruyucu lens kapağını kameralardan çıkarın. Kamera sensörlerinden 1.100 milimetreye baskılı bir kalibrasyon ızgarası yerleştirin.İlgili kareleri doğru bir şekilde tanımlamak için, ızgaranın girişinde bir yere küçük bir vida somunu yerleştirin veya işaretleyin. Arayüzü başlatmak için Ubuntu bilgisayarında kayıt uygulamasını başlatın. Ardından diyaframı ayarlayın ve diyafram ve netleme halkaları ile lense odaklanın.Kayıt uygulamasında, nişangahları görselleştirmek için Crosshair'i kontrol edin. Kayıt uygulamasında, artı işaretin her iki kamera görüntüsünde de kalibrasyon ızgarasıyla aynı konumda hizalanınğından emin olun. Robot uygulamasındaki dişli simgesine bastıktan sonra kameraları hastaya göre konumlandırın.Görüntülerdeki cerrahi alanı yakalamak için Robottan el mesafesi için artı veya eksiye, Yükseklik için artı veya eksi tuşlarına basarak Z yönünü değiştirin. Robotu veya hastayı manuel olarak hareket ettirerek Y yönünü değiştirin. Ameliyatı duraklatıp ameliyathane personelini deneyi başlatma konusunda bilgilendirdikten sonra, kayıt uygulamasında Record tuşuna basın ve ardından robot uygulamasında DenemeYi Çalıştır'a basın.Bir süre sonra, deneme tamamlandığında, Bitti dokunmatik ekranda görünecektir. Ardından, kaydı durdurmak için kayıt uygulamasında Kaydı Durdur'a basın. Ameliyathane personeline deneyin bittiğini bildirin ve ameliyata devam edin.Değerlendirme için videoyu etkin bir 3B projektörle en alt 3B biçimde görüntüleyin. Üst-alt stereoskopik 3D'de en üste yerleştirilmiş sağ görüntüye sahip doğru değerlendirme videosu gösterilir. Başarılı bir sıra keskin, odaklanmış ve eşitlenmemiş görüntü çerçeveleri olmadan olmalıdır.Eşitlenmemiş video akışları bulanıklık oluşturur. Yakınsama noktası, kamera ayrımından bağımsız olarak yatay olarak ortalanmalıdır. Sağ ve sol görüntüler arasında çok büyük bir ayrım ile beyin görüntüleri tek bir 3D görüntüde birleştiremez.Yakınsama noktasından kalbe olan mesafe gibi kalbin merkez pozisyonunda çeşitli nedenler başarısızlığa neden olabilir. Kamera aracı koordinat sisteminin doğru yapılandırılması için, kayıt uygulama noktasındaki artı işaretin aynı nesnede, kalibrasyon nesnesinin orta konumda olduğundan ve renklerin doğru debayering formatında olduğundan emin olun. Temel mesafeleri değişen 3D videolar, derinlik bilgilerinin tıbbi personel arasındaki anatomik anlayışı nasıl etkilediğini incelememizi sağlar.

Research

JoVE Journal

Medicine

Rat Heterotopic Abdominal Heart/Single-lung Transplantation in a Volume-loaded Configuration

Sıçan Heterotopik Abdominal Kalp / Bir Ses yüklenen Yapılandırması Tek akciğer transplantasyonu

Herein, we describe a novel technique for heterotopic abdominal heart-lung transplantation (HAHLT) in rats. The configuration of the transplant graft ...

A Pipeline for 3D Multimodality Image Integration and Computer-assisted Planning in Epilepsy Surgery

Epilepsi Cerrahisi 3D Multimodalite Görüntü Entegrasyonu ve Bilgisayar destekli Planlama Bir Boru Hattı

Epilepsy surgery is challenging and the use of 3D multimodality image integration (3DMMI) to aid presurgical planning is well-established. Multimodality ...

A Quantitative Sensory Testing Paradigm to Obtain Measures of Pain Processing in Patients Undergoing Breast Cancer Surgery

Ağrı meme kanseri cerrahisi uygulanan hastalarda işleme tedbirlerinin elde etmek için bir nicel duyusal test paradigma

Chronic pain following surgery, persistent postsurgical pain, is an important highly prevalent condition contributing to significant symptom burden and ...

A Clinical Trial Assessing the Safety, Efficacy, and Delivery of Olive-Oil-Based Three-Chamber Bags for Parenteral Nutrition

Parenteral Beslenme için Zeytinyağı Bazlı Üç Odalı Poşetlerin Güvenliğini, Etkinliğini ve Teslimini Değerlendiren Klinik Bir Çalışma

Limited evidence exists to precisely estimate efficacy and safety differences between parenteral nutrition (PN) prepared using olive-oil-based ...

A Training and Testing System for Performing Vascular Reconstruction In Vitro

Vasküler RekonstrüksiyonUn Tüp Bebek Tespini Için Eğitim ve Test Sistemi

Manual vascular reconstruction training is essential for a beginner surgeon. However, an optimal training system for vascular reconstruction in vitro has ...

A Postoperative Evaluation Guideline for Computer-Assisted Reconstruction of the Mandible

Mandibulanın Bilgisayar Destekli Rekonstrüksiyonu Için Ameliyat Sonrası Değerlendirme Yönergesi

Valid comparisons of postoperative accuracy results in computer-assisted reconstruction of the mandible are difficult due to heterogeneity in imaging ...

3D Planning and Printing of Patient Specific Implants for Reconstruction of Bony Defects

Kemik Liyagisi Rekonstrüksiyonu İçin Hastaya Özel İmplantların 3Boyutlu Planlama ve Basımı

We are in the midst of the 3D era in most aspects of life, and especially in medicine. The surgical discipline is one of the major players in the medical ...

Implantation of Combined Telemetric ECG and Blood Pressure Transmitters to Determine Spontaneous Baroreflex Sensitivity in Conscious Mice

Bilinçli Farelerde Spontan Barorefleks Duyarlılığını Belirlemek için Kombine Telemetrik EKG ve Kan Basıncı Transmitterlerinin İmplantasyonu

Blood pressure (BP) and heart rate (HR) are both controlled by the autonomic nervous system (ANS) and are closely intertwined due to reflex mechanisms. ...

Use of 3D Robotic Ultrasound for In Vivo Analysis of Mouse Kidneys

Use of 3D Robotic Ultrasound for In Vivo Analysis of Mouse Kidneys

Fare Böbreklerinin In Vivo Analizi için 3D Robotik Ultrason Kullanımı

Common modalities for in vivo imaging of rodents include positron emission tomography (PET), computed tomography (CT), magnetic resonance imaging (MRI), ...

Combining 3D-Printing and Electrospinning to Manufacture Biomimetic Heart Valve Leaflets

Biyomimetik Kalp Kapağı Broşürleri Üretmek için 3D Baskı ve Elektrospinning'i Birleştirme

Electrospinning has become a widely used technique in cardiovascular tissue engineering as it offers the possibility to create (micro-)fibrous scaffolds ...