Method Article

בדיקה רובוטית של עמדות מצלמה כדי לקבוע תצורה אידיאלית עבור הדמיה סטריאו 3D של ניתוח לב פתוח

DOI:

10.3791/62786

⸱

August 12th, 2021

 ,  ,  ,  ,  , 
1Cardiac Surgery Unit, Children’s Heart Centre, Skåne University Hospital, 2Department of Clinical Sciences, Lund University, 3Student at Lund University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

תפיסת העומק האנושית של סרטוני סטריאו תלת-ממדיים תלויה בהפרדת המצלמה, בנקודת ההתכנסות, במרחק ובהיכרות עם האובייקט. מאמר זה מציג שיטה רובוטית לאיסוף נתוני בדיקה מהיר ואמין במהלך ניתוח לב פתוח חי כדי לקבוע את תצורת המצלמה האידיאלית.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

סטריאו 3D וידאו מהליכים כירורגיים יכול להיות בעל ערך רב עבור חינוך רפואי ולשפר את התקשורת הקלינית. אבל הגישה לחדר הניתוח ולתחום הכירורגי מוגבלת. זוהי סביבה סטרילית, והמרחב הפיזי עמוס בצוות כירורגי וציוד טכני. בהגדרה זו, לכידה ללא הפרעה ורבייה מציאותית של ההליכים הכירורגיים קשה. מאמר זה מציג שיטה לאיסוף נתונים מהיר ואמין של סרטוני תלת-ממד סטריאוסקופיים במרחקים בסיסיים שונים של מצלמה ובמרחקים שונים של התכנסות. כדי לאסוף נתוני בדיקה עם הפרעה מינימלית במהלך הניתוח, עם דיוק גבוה ויכולת חזרה, המצלמות היו מחוברות לכל יד של רובוט בעל זרוע כפולה. הרובוט היה רכוב על התקרה בחדר הניתוח. זה היה מתוכנת לבצע רצף מתוזמן של תנועות מצלמה מסונכרנות צעד דרך מגוון של עמדות בדיקה עם מרחק בסיסי בין 50-240 מ"מ בשלבים מצטברים של 10 מ"מ, ובשני מרחקי התכנסות של 1100 מ"מ ו 1400 מ"מ. הניתוח הושהה כדי לאפשר 40 דגימות וידאו רצופות של 5 שניות. בסך הכל תועדו 10 תרחישים כירורגיים.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

בניתוח, הדמיה תלת-ממדית יכולה לשמש לחינוך, לאבחנות, לתכנון טרום ניתוחי ולהערכה שלאחר הניתוח1,2. תפיסת עומק מציאותית יכולה לשפר את ההבנה 3,4,5,6 של אנטומיה נורמלית ולא נורמלית. הקלטות וידאו דו-ממדיות פשוטות של הליכים כירורגיים הן התחלה טובה. עם זאת, חוסר תפיסת עומק יכול להקשות על עמיתים שאינם כירורגיים להבין באופן מלא את היחסים האנטרו-אחוריים בין מבנים אנטומיים שונים ולכן גם להציג סיכון של פרשנות שגויה של האנטומיה7,8,9,10

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הניסויים אושרו על ידי ועדת האתיקה המקומית בלונד, שבדיה. ההשתתפות הייתה בהתנדבות, והאפוטרופוסים החוקיים של המטופלים סיפקו הסכמה בכתב מדעת.

1. התקנה ותצורה של רובוט

הערה: ניסוי זה השתמש ברובוט תעשייתי דו-זרועי שיתופי ולוח הבקרה הסטנדרטי עם צג מגע. הרובוט נשלט באמצעות תוכנת בקר RobotWare 6.10.01 וסביבת פיתוח משולבת רובוט (IDE) RobotStudio 2019.525. תוכנה שפותחה על ידי המחברים, כולל יישום הרובוט, יישום ההקלטה וסקריפטים לאחר עיבוד, זמינים במאגר GitHub26.

זהירות: השתמש במשקפי מגן ובמהירות מופחתת במהלך ההתקנה והבדיקה של תוכנית הרובוטים.

    Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

    Results

    $$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

    סרטון הערכה מקובל עם התמונה הנכונה הממוקמת בחלק העליון בתלת-ממד סטריאוסקופי מלמעלה למטה מוצג ב-Video1. רצף מוצלח צריך להיות חד, ממוקד וללא מסגרות תמונה לא מסונכרנות. זרמי וידאו לא מסונכרנים יגרמו לטשטוש, כפי שמוצג בקובץ וידאו 2. נקודת ההתכנסות צריכה להיות ממורכזת אופקית, ללא תלות בהפרדת המצלמה, כפי שניתן לראות באיור 9A,B. כאשר הרובוט עובר בין העמדות, יש ניעור קטן בסרטון, אשר צפוי במהירות מעבר של 50 מ"מ / ש. עם ההפרדה הגדולה מדי בין התמונה הי.......

    Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

    Discussion

    $$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

    במהלך ניתוח חי, הזמן הכולל של הניסוי המשמש לאיסוף נתוני וידאו 3D הוגבל כדי להיות בטוח עבור המטופל. אם האובייקט אינו ממוקד או חשיפת יתר, אין אפשרות להשתמש בנתונים. השלבים הקריטיים הם במהלך כיול והגדרה של כלי מצלמה (שלב 2). לא ניתן לשנות את הצמצם והמיקוד של המצלמה כאשר הניתוח החל; יש להשתמש באותם תנאי תאורה ומרחק במהלך ההתקנה והניתוח. כיול המצלמה בשלבים 2.1-2.4 חייב להתבצע בזהירות כדי להבטיח שהלב מרוכז בסרטון שצולם. כדי לפתור את הכיול, ניתן לאמת את הערכים של מערכת קואורדינטות כלי המצלמה בנפרד על ידי ריצה הרובוט במערכת הקוא.......

    Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

    Disclosures

    $$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

    למחברים אין מה לחשוף.

    Acknowledgements

    $$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

    המחקר נערך במימון Vinnova (2017-03728, 2018-05302 ו-2018-03651), קרן לב-ריאה (20180390), קרן קמפרד המשפחתית (20190194) וקרן אנה-ליסה וסוון אריק לונדגרן (2017 ו-2018).

    ....

    Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

    Materials

    List of materials used in this article
    NameCompanyCatalog NumberComments
    2 עדשות C-mount (35 מ"מ F2.1, 5 M פיקסל)TamronM112FM35מדורג
    למשקפי תלת מימד של 5 Mpixel (תריס פעיל DLP-link)CelexonG1000ניתן להשתמש בכל משקפי תלת מימד תואמים
    ViewsonicX10-4Kמציג תלת מימד ב-1080, ניתן להחליף למקרני תלת מימד אחרים
    6 ברגיםM2 x 8כדי לחבר את מצלמות cXimea ללוחות מתאם המצלמה
    8 ברגים M2.5 x 8 כדילחבר את לוחות ההרכבה העגולים לפרק כף היד של הרובוט
    8 ברגיםלהרכבת הרובוט
    8 ברגים M6 x 10 עם ראשיםלחיבור לוחית ההרכבה העגולה ולוחות מתאם המצלמה
    לוחית לוח בודק כיול (25 על 25 מ"מ)ניתן להשתמש בכל לוח שחמט סטנדרטי, כולל מודפס, כל עוד הרשת נראית בבירור במצלמות
    לוחות מתאם המצלמה, x2עוצב על ידי המחברים ב-robot_camera_adaptor_plates.dwg, טחון באלומיניום.
    לוחות הרכבה עגולים, x2הופצו באישור המעצב יוליוס קליין והודפסו עם פלסטיק ABS במדפסת תלת מימד FDM. רישיון Tecnalia Research & חדשנות 2017. מצורף כ Mountingplate_ROBOT_SIDE_
    NewDesign_4.stl
    תיקון מצלמות USB מיקוד, x2 (5 מגה פיקסל)XimeaMC050CG-SY-UBעם חיישן IMX250LQR של סוני
    FlexpendantABB3HAC028357-001תצוגת מגע רובוט יישום
    הקלטהLiveview
    RobotStudio  סביבת פיתוח משולבת רובוט (IDE)
    כבלים אקטיביים USB3 (10.0 מ'),מחבר מנעול בורג x2
    רובוט YuMi כפול זרועABBIRB14000
    M5 x 40 שטוחים , חסין מים.

    References

    $$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
    1. Held, R. T., Hui, T. T. A guide to stereoscopic 3D displays in medicine. Academic Radiology. 18 (8), 1035-1048 (2011).
    2. van Beurden, M. H. P. H., IJsselsteijn, W. A., Juola, J. F. Effectiveness of stereoscopic displays in medicine: A review. 3D Research. 3 (1), 1-13 (2012).....

    Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

    Reprints and Permissions

    Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

    Request Permission

    Tags

    Stereo 3D VisualizationRobotized Camera TestingOpen Heart SurgeryCamera ConfigurationStereoscopic 3D VideoSurgical Field CaptureCamera Baseline DistanceDepth Perception StudyMedical Education VideoDual Arm Robot

    Related Articles