تقدم هذه المقالة تصميم وتنفيذ وحدة جراحية تلقائية تعتمد على إعادة بناء 3D القائمة على الواقع المعزز (AR). يتيح النظام الجراحة عن بعد من خلال السماح للجراحين بفحص الميزات المعاد بناؤها وتكرار حركات اليد الجراحية كما لو كانوا يجرون الجراحة على مقربة.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
الجراحة التلقائية في استبدال الصمام الأبهري عبر القسطرة باستخدام الواقع المعزز
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
يزداد الطلب على الواقع المعزز (AR) في التطبيقات الطبية. الهدف من الورقة هو توفير الجراحة التلقائية باستخدام AR لاستبدال الصمام الأبهري عبر القسطرة (TAVR). استبدال الصمام الأبهري عبر القسطرة هو الإجراء الطبي البديل لجراحة القلب المفتوح. يستبدل استبدال الصمام الأبهري عبر القسطرة الصمام المصاب بالصمام الجديد باستخدام قسطرة. في النموذج الحالي ، يتم إعطاء التوجيه عن بعد ، في حين أن الجراحة ليست آلية بناء على الواقع المعزز. في هذه المقالة ، قمنا بنشر كاميرا محاذاة مكانيا متصلة بمحرك لأتمتة التقاط الصور في البيئة الجراحية. تتعقب الكاميرا الصورة عالية الدقة 2D لقلب المريض جنبا إلى جنب مع اختبار القسطرة. يتم تحميل هذه الصور الملتقطة باستخدام تطبيق الهاتف المحمول إلى جراح عن بعد وهو خبير في أمراض القلب. يتم استخدام هذه الصورة لإعادة بناء 3D من تتبع الصور 2D. يتم عرض هذا في HoloLens مثل المحاكي في جهاز كمبيوتر محمول. يمكن للجراح فحص الصور المعاد بناؤها 3D عن بعد مع ميزات تحويل إضافية مثل الدوران والقياس. يتم تمكين ميزات التحويل هذه من خلال إيماءات اليد. يتم نقل إرشادات الجراح إلى البيئة الجراحية لأتمتة العملية في سيناريوهات الوقت الفعلي. يتم التحكم في اختبار القسطرة في المجال الجراحي عن طريق توجيه إيماءات اليد للجراح عن بعد. يوضح النموذج الأولي المطور فعالية التوجيه الجراحي عن بعد من خلال الواقع المعزز.
المقدمة
يمكن للواقع المعزز تركيب نموذج 3D في بيئة العالم الحقيقي. أحدث التطور التكنولوجي نحو الواقع المعزز نقلة نوعية في العديد من المجالات ، وهي التعليم1 والطب2 والتصنيع3 والترفيه4. تثبت تقنية AR ، إلى جانب الاتصالات ذات الكمون المنخفض الموثوقة للغاية ، دورها الحتمي في المجال الطبي. من مرحلة تعلم التشريح البشري إلى التوجيه الجراحي ، يمكن تصور مراحل التعلم باستخدام البرامجالتي تعمل بالواقع المعزز 5,6 والأجهزة. يوفر الواقع المعزز حلا حاسما وموثوقا للممارس الطبي في بيئة جراحية
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
1. البيئة الجراحية
- تصميم بيئة جراحية كما هو موضح في الشكل 1. تأكد من أن البيئة تحتوي على طبق يحمل شيئا وذراعا آليا وذراعين معلقين جانبيا، أحدهما لحمل عنصر نائب للكاميرا والآخر للحصول على خلفية بيضاء متسقة مع وحدة الوزن لتحقيق التوازن.
- تطوير محركين ، أحدهما للقطة من البيئة الجراحية الحية ، كما هو مذكور في الخطوات من 2.1 إلى 2.10 ، والآخر للتحكم في الآلية الدوارة التي تدعم المراقبة بزاوية 360 درجة ، كما هو مذكور في الخطوات 3.1 إلى 3.4.
- قبل تنفيذ الوحدتين المذكورتين أعلاه ، قم بتمكين Bluetooth للجهاز المحمول والكمبيوتر المحمول ، والذي يعمل كمحاكي HoloLens للجراح.
- قم بإقران الأجهزة لنقل....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
تم اختبار البروتوكول باستخدام نموذج القلب الوهمي. يوضح الشكل 2 الإعداد المتوقع للمراقبة الحية للمجال الجراحي بمساعدة الكاميرات الموزعة مكانيا. تساعد الكاميرات الموزعة ، كما هو موضح في الشكل 2 ، على زيادة الدقة المكانية للمجال من أجل إعادة بناء 3D فعالة. ومع ذلك ، فإن تحقيق الوضع المادي لتلك الكاميرات في مواقع مكانية مختلفة ينطوي على تعقيد. لذلك ، قمنا بتحسين تصميم الإعداد وتوصلنا إلى حل ترتيب الكاميرا ذاتي التوجه مكانيا الذي يدور بواسطة محرك NEMA مدفوعا بمحرك TB.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
في عمل موجود15 ، يتم فحص الأشعة السينية والأشعة المقطعية لتحديد موقع القسطرة في القلب. ومع ذلك ، فإن استبدال AR TAVR يؤسس إمكانية جديدة في الإجراء الجراحي TAVR18 من خلال تنفيذ نموذج آلي باستخدام إعادة البناء ثلاثية الأبعاد. كما هو مذكور في قسم البروتوكول ، يحتوي هذا العمل على خمس مراحل للتصميم. تم تعزيز المرحلة الأولى من DITF22 ، المذكورة في القسم 6 ، والتي اقترحناها في عملنا السابق22 ، بطريقة تدمج النموذج في التطبيقات الطبية........
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
يعلن أصحاب البلاغ عدم وجود تضارب في المصالح.
شكر وتقدير
يقر المؤلفون بعدم وجود تمويل لهذا البحث.
....الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| برنامج | android IDE https://developer.android.com/studio | Software من هذا الرابط | |
| Arduino Board | و Ardunio Uno | و Ardunio Uno | Microcontroller لمعالجة |
| برامج | arduino | https://www.arduino.cc/en/software. | يمكن تنزيل البرنامج من هذا الرابط |
| نموذج شبح القلب البشري | صانع ومصدر معدات مختبر الأحياء | B071YBLX2V (8B-ZB2Q-H3MS-1) | نموذج خفيف الوزن مع 3 أجزاء للتحليل العميق للقلب. |
| حامل المحمول | احتكار عالمي متواضع | B07S9KNGVS | لحمل الهاتف المحمول في المجال الجراحي |
| برنامج | pycharm IDE | https://www.jetbrains.com/pycharm/ | البرنامج من هذا |
| الرابط يمكن التحكم في ذراع الروبوت | المطبوعة | B08R2JLKYM (P0-E2UT-JSOU) | من خلال التحكم signal.it لديها 5 درجات من حرية الوصول. |
| محرك سيرفو | Kollmorgen Co-Engineers Motors | MG-966R | محرك سيرفو عالي عزم الدوران ، نبضات مؤازرة تتراوح من 500 إلى 2500 ميكروثانية (وميكرو ؛ s) ، بتردد 50 هرتز إلى 333 هرتز. |
| محرك سيرفو | كولمورجن المهندسون المشاركون يمكن تطبيق المحركات | SG-90R | 1.8 كجم سم إلى 2.5 كجم سم على مضاعفات SG-90R. |
| محرك متدرج | 28BYJ-48 | 28BYJ-48 | محرك Steper ، 5 فولت تيار مستمر ، تردد 100 هرتز ، عزم دوران 1200 Gf.cm |
| محرك | متدرج Nema 23 | Nema | Steper ، 9 فولت - 42 فولت تيار مستمر ، تردد 100 هرتز |
المراجع
- Wang, L. J., Casto, B., Reyes-Molyneux, N., Chance, W. W., Wang, S. J. Smartphone-based augmented reality patient education in radiation oncology. Tech Innov Patient Supp Radiation Oncol. 29, 100229(2024).
- Guerroudji, M. A., Amara, K., Lichouri, M., Zenati, N., Masmoudi, M.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
