presentación neuropanacea
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Presentación de la Conferencia dictado po el Dr. Guillermo MontillaTRANSCRIPT
NeuroPanaceaSistema de Navegación Quirúrgica Electromagnética
Dr. Guillermo Montilla, Dr. Iván JaraCentro de Procesamiento de Imágenes - Universidad de Carabobo
Valencia - Venezuela
Antes de NeuroPanacea
El estudio de TAC fue registrado con un marco Leksell usando una transformada con 12 grados de libertad. El usuario interactúa con la cánula y el blanco en ambos espacios 2D y 3D. Todos los elementos gráficos están interconectados en movimiento en 2D y 3D. Cualquier número de ventanas pueden ser abiertas con vistas axiales, coronales o sagitales. También tres vistas ortogonales en la posición del blanco, dos de ellas conteniendo a la cánula. A la derecha se muestra el proceso de captura en un escáner Emotion con un marco Micromar instalado.
Planificación y Simulación de una Cirugía con Marco Estereotáxico
El proceso quirúrgico se simula sobre un estudio de RMN, con el registro previo TAC-RMN. EL usuario interactúa con la cánula y el blanco en ambos espacios 2D y 3D. Los elementos gráficos están interconectados en su movimiento. Se muestran tres vistas ortogonales, dos de ellas contienen la cánula. El punto de entrada a nivel de la piel es detectado automáticamente.
Simulación de una Cirugía utilizando Imágenes de RMN
La cirugía se simula sobre un modelo del paciente obtenido de un estudio de RMN, el cual fue previamente registrado con el estudio de TAC. El especialista interactúa mezclando imágenes de TAC y RMN sobre el área de planificación. Las imágenes superiores muestran el blanco posicionado sobre una referencia anatómica para verificar la calidad del registro. Todos los elementos gráficos están interconectados en movimiento en 2D y 3D. Las coordenadas estereotáxicas del blanco y el punto de entrada son desplegadas en la última ventana.
Simulación de una Cirugía utilizando Imágenes de TAC y RMN
Primera cirugía de una mujer con 55 años de edad con una enfermedad llamada Aracnoidoceles. Realizada en el Hospital Metropolitano del Norte de la ciudad de Valencia-Venezuela. La figura muestra las imágenes originales de TAC a la derecha, dos vistas oblicuas con la trayectoria planificada, y la visión 3D con el modelo del paciente, el marco estereotáxico y la cánula.
Primera Cirugía Planificada
NeuroPanacea
Navegador Quirúrgico Electromegnético
Neurocirugía y Otras Cirugías
Adquisición de las Imágenes
Modelado y Planificación
Cirugía
Simulación
Cirugía por Navegación – Navegación Quirúrgica – Esquema del Proceso
Registro
NeuroPanacea es un sistema de cirugía asistida por computador basado en navegación electromagnética para ser aplicado en neurocirugías y otras cirugías.
NeuroPanacea se basa en los siguientes elementos: (1) La plataforma Dockdotnet(2) Plugins(3) Contenidos(4) Máquinas de estado para los procesos críticos(5) Persistencia(6) Elementos para vigilar la precisión.
NeuroPanacea
• El sistema se desarrolló en el lenguaje C# sobre .NET• Contiene envolturas para bibliotecas diseñadas en C++• Utiliza las bien conocidas bibliotecas VTK, ITK y DCMTK
El programa se alojó en la plataforma Dockdotnet que suministra ventanas reubicables de dos tipos
• Paneles para alojar elementos de control• Ventanas para documentos
Algunas Características Técnicas
Panel
Panel
Documento
Ambiente del Programa con Modelo del Paciente
Panel de calibración y Registro (izquierda)Botones de aplicación (derecha)Modelo del paciente (TAC)
Cubo de selección de regiónPunta de prueba interactiva para planificaciónPaleta de colores (plano de intensidad-gradiente)
Ambiente del Programa con Modelo del Paciente
Panel de calibración y registro (izquierda)Botones de aplicación (derecha)Modelo del paciente (TAC)
Cubo de selección de regiónLápiz con sensor electromagnéticoFiduciarios rojos
Ambiente del Programa con Modelo del Paciente
Árbol DICOM (izquierda)Botones de aplicación (derecha)Modelo del paciente (RMN)
Cubo de selección de regiónPunta de prueba interactiva para planificaciónPaleta de colores (plano de intensidad-gradiente)
Cubo de selección de regiónPunta de prueba interactiva para planificaciónPaleta de colores (plano de intensidad-gradiente)
Ambiente del Programa con una Serie de Cortes
Árbol DICOM (izquierda)Botones de aplicación (derecha)Imagen de un Plano Axial (RMN)
Controles de: Desplazamiento, Zoom, Rotación,Ventana de Gris, Corte
Todas las funcionalidades se suministran a través de los plugins.
Hasta el momento el sistema cuenta con los siguientes plugins:
(1) Lector de Archivos DICOM y DICOMDIR(2) Funciones de Transferencia para Textura 3D(3) Cubo de Selección de Región de Interés(4) Planos de Corte Axial, Sagital, Coronal, Longitudinal, Transversal(5) Cánula de Prueba Interactiva(6) Mediciones(7) Sistema de Navegación Electromagnética(8) Calibración y Registro(9) Precisión para Marcadores Externos y Anatómicos(10) Modelado de Anatomías
Diseño basado en Módulos llamados Plugins
Vistas Real y Modelada
Comparar la posición de la sonda de medición, en el mundo real y en el modelo, al tocar un tumor simulado.
El error de posición es de 1.1 mm.Se quitó la tapa del cráneo, parte de ella sale a la derecha.
La navegación se basa en un campo electromagnético que envuelve un volumen del ambiente quirúrgico, se utilizan dispositivos miniaturizados (0.5 mm) que alojan juegos de tres bobinas que son localizadas en el interior de campo, con seis grados de libertad.
Se utilizaron dos sistemas de navegación comerciales de la misma empresa. (1) El “Minibird” con un sensor de 5 mm, y (2) el “3D Guidance” con dos sensores miniatura de 0.5 mm. Los sensores se alojan sobre un lápiz diseñado para nuestro sistema, y sobre una cánula utilizada en neurocirugìa.
Proceso para registrar al paciente con las imágenes y los modelos.
Localizador electromagnético MiniBird.
Navegación
Cubo de Calibración
Se utiliza para verificar la precisión antes de cada cirugía.
Verificación del Error
Verificación del Error
Marcadores colocados sobre un Modelo de Pruebas
Marcadores colocados sobre el Paciente
Marcadores adheridos a la superficie del Modelo
Las esferas azulas representan los marcadores virtuales
Proceso de Registro de los Marcadores
Siete marcadores reales o del paciente (rojos) y siete marcadores virtuales o de las imágenes (azules). Los verdes se excluyen del proceso de registro.
Se agrega un plano axial.
Error de registro 0.95 mm rms. Mínimo 0.44 mm Máximo 1.3 mm.
Visualización 3D
Modelo y sonda electromagnética ubicada sobre un tumor simulado
Se agrega un plano coronal que pasa por el extremo de la sonda.
Se agrega un plano sagital que pasa por el extremo de la sonda.
Sonda y planos sagital y axial
Visualización 3D
Interactividad de los Planos
A la izquierda la sonda electromagnética mueve los tres planos de corte.A la derecha la punta de prueba (que es un modelo movido por el mouse) mueve los tres planos de corte.
Planificación
La punta de prueba junto con los planos de corte y el modelo 3D se pueden utilizar para planificar el acceso hasta el blanco anatómico.
Planificación
La punta de prueba junto con los planos de corte coronal y sagital, a la izquierda, y el plano axial a la derecha.
Planificación
La punta de prueba junto con un plano de corte longitudinal.
http://es.youtube.com/watch?v=sDa7fMH-FXM http://www.youtube.com/watch?v=c58etXWWoDA
http://www.noticias24.com/tecnologia/noticia/1703/venezolanos-desarrollan-un-neuronavegador-para-cirugias-delicadas-video/
http://www.dailymotion.com/video/x8q96k_neuronavegador_news
Presencia en Internet
Use la palabra NeuroPanacea para su búsqueda en Internet.
Gracias…
Máquinas de Estado
NeuroPanacea utiliza programación basada en Máquinas de Estado para los procesos críticos.
La lámina siguiente presenta el diagrama de la máquina de estado para el Registro del Paciente. Ella permite:
• Leer la posición de los marcadores reales y virtuales.• Registrar mundos real y virtual (o simulado).
Las máquinas de estado aseguran la estabilidad del software y que el programa siempre llegue a estados estables y conocidos. Un diseño que no se base en máquinas de estado es sumamente peligroso.
Failure
On
Turn On
Start CaptureVirtual Landmarks
Start Failure
Attempting Turn On Success
Attempting Capturing And Validating Quantity
Attempting Capturing Real Landmarks
Start CaptureReal Landmarks
Capture Real Landmark and Validate
Landmark Quantity Validated
Success
Attempting Reset
Reset
Reset
Reset
Success
Attempting Correspondence
Start Correspondence
Failure
RegisteredAttempting Register
Start Capture Real Landmarks
Start Capture Real Landmarks
Start Registering
Failure
Success
Start CaptureReal Landmarks
Start Correspondence
Failure
SuccessFailure
1 Change Tracker Landmark Visibility
2 Change Image Landmark Visibility
2
2
2
21
1 In Correspondence
Success
21
Start RegisteringStart Correspondence
Start Registering
Patient
Attempting Capturing Virtual Landmarks
Virtual Landmark Added
Stop CaptureVirtual Landmarks
Update Virtual Landmarks(Started by the LandmarkWidget)
Start CaptureVirtual Landmarks
SuccessFailure
Add Phantom andVirtual Landmarks (2)
Attempting Add PhantonSuccessFailure
Add ImageLandmark Content
Add TrackerLandmark Content
Reset
F2
Failure
On
Turn On
Turn Off
Phantom Added
Add Phantom andVirtual Landmarks
Pivote Calibrated
Start PivoteCalibration
Start Failure
Failure
Attempting Turn On Success
Attempting Pivote Calibration
SuccessAttempting Capturing And Validating Quantity
Attempting Capturing Real Landmarks
Start CaptureReal Landmarks
Capture Real Landmark and Validate
Landmark Quantity Validated
Success
Attempting Reset
Reset
Reset
Reset
Reset
Reset
Success
Attempting Correspondence
Start Correspondence
Failure
RegisteredAttempting Register
Start Capture Real Landmarks
Start Capture Real Landmarks
Start Registering
Failure
Success
Start CaptureReal Landmarks
Start Correspondence
Failure
SuccessFailure
Start PivoteCalibration
Start PivoteCalibration
Start PivoteCalibration
1 Change Tracker Landmark Visibility
2 Change Image Landmark Visibility
Add Image Landmark Content
Add TrackerLandmark Content
2
2
2
2
21
1
2
Phantom
In Correspondence
Success
21
Start Registering
Start PivoteCalibration
Start Correspondence
Start Registering
Verificación del Error
Acercamiento a un fiduciario Inserción del aplicador en el cubo