Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Augmented reality visualization for aiding biopsy procedure according to computed tomography based virtual plan

Majak Marcin, Żuk Magdalena, Świątek-Najwer Ewelina, Popek Michał, Pietruski Piotr

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2021

|

Vol. 23, no. 2

81--89

EN

Purpose: The purpose of this study was to develop and verify an intraoperative module for supporting navigated biopsy procedures using optical see-through head-mounted display (HMD). Methods: Biopsy procedure including entry and endpoints of needle insertion was planned preoperatively having regard to the resection region segmentation and safety margin definition. Biopsy procedures were performed by two users using an intraoperative optical navigation module on a specially prepared brain phantom. Two visualization techniques were compared: an accurate augmented reality one, where a virtual plan is superimposed onto surgical field by using optical see-through HMD together with personalized calibration method and visualization on the external display. Results: Averaged errors from 24 trials using external display were 2.04 ± 0.83 mm for the first user and 2.69 ± 1.11 mm for the second one, while applying HMD 2.50 ± 0.93 mm (the first user) and 2.17 ± 0.82 mm (the second user), respectively. Conclusions: Proper usage of HMD visualization preceded by the personalized calibration allows the user to perform navigated biopsy procedure with comparable accuracy to its equivalent with the external display. Additionally, augmented reality visualization improves ergonomics and enables focusing on the surgical field without losing a direct line of sight with the field of view as it happens for external displays. However, ensuring high accuracy of augmented reality visualization still requires proper calibration and some user experience, which is challenging.

2

Mobilne aplikacje medyczne: zastosowania, ograniczenia i uwarunkowania dalszego rozwoju

Kozak J., Goral A., Danioł M.

Acta Bio-Optica et Informatica Medica. Inżynieria Biomedyczna

|

2018

|

Vol. 24, nr 2

s. 111--122

PL

W ciągu ostatnich lat rosnąca popularność przenośnych urządzeń komputerowych, takich jak smartfony i tablety, stała się impulsem do rozwoju nowego rodzaju narzędzi dla medycyny - mobilnych aplikacji medycznych. Skala tego zjawiska przypomina zmiany, jakie w latach 80. i 90. XX wieku zapoczątkowało w diagnostyce i terapii wprowadzenie komputerów osobistych. Z technologicznego punktu widzenia urządzenia mobilne dorównują obecnie klasycznym komputerom, a pod pewnymi względami nawet je przewyższają. W zastosowaniach medycznych zamierzoną funkcję urządzenia mobilne uzyskują poprzez instalację oprogramowania (aplikacji), a w niektórych przypadkach również poprzez dołączenie dodatkowego sensora. Celem artykułu jest usystematyzowanie aktualnej wiedzy na temat mobilnych aplikacji medycznych: przedstawienie ich klasyfikacji oraz zilustrowanie jej przykładami aplikacji będących już obecnie w użyciu. Celem pracy jest także omówienie sprzętowych i programowych ograniczeń wynikających z przyjętego modelu funkcjonowania. Artykuł przed-stawia także warunki dalszego rozwoju mobilnych aplikacji medycznych, ze szczególnym uwzględnieniem kształcenia specjalistów o odpowiednich kompetencjach technicznych i wiedzy medycznej, pozwalających na efektywną komunikację ze środowiskiem lekarzy.

EN

In last years, the increasing popularity of smartphones and tablets has enabled the growth of a new branch of medical tools - mobile medical applications (apps). The scale of this effect is comparable to the digital revolution in medicine from 1980s caused by the introduction of personal computers. From the technological standpoint, current mobile devices match conventional computers in terms of computational power and outperform them in some other aspects. In medical usage, the desired functionality requires the installation of a dedicated software (an app) or, in some cases, specialized sensors. The paper presents an overview of some existing solutions. The aim is also to discuss the hardware and software limitations of mobile medical apps resulting from the model of operation they use. Finally, the article presents the conditions enabling further progress in this field, with special emphasis on the education of specialists that will communicate with medical staff.

3

Smart device assisted method for rod length and rod radius measurement in percutaneous pedicle screw surgery

Alk A., Martin T., Bassey-Neef J., Berger J., Kozak J.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2016

|

R. 92, nr 3

30--33

EN

In a percutaneous pedicle screw surgery the surgeon is faced with huge challenges because he has no direct view on the operating field. The screw positions and the required rod dimensions for the stabilizing connection are hard to define. In this paper a new method for a percutaneous pedicle screw surgery is described to record the positions of three pedicle screws with help of a mobile localizing system with passive markers and a tablet computer. The presented system calculates the required rod length and rod radius. The procedure is more convenient than mechanical measuring systems and it works without radiation load of the patient. The system is tested with an in-vitro test arrangement and first results are very promising with an accuracy of ±2 mm for the rod length.

PL

Dużym problemem dla chirurgów w zabiegach nieinwazyjnej chirurgii śrub pedikularnych jest brak oglądu na pole operacyjne. Z tego powodu określenie pozycji poszczególnych śrub oraz wymaganej długość prętu stabilizacyjnego może nastręczać trudności. W niniejszym artykule zaprezentowano nową metodę rejestracji pozycji śrub pedikularnych z wykorzystaniem pasywnych markerów optycznych, mobilnego systemu nawigacyjnego, oraz tabletu. Zaprezentowane rozwiązanie pozwala na obliczenie wymaganej długości oraz krzywizny pręta pedikularnego. Opisywana metoda jest wygodniejsza niż pomiar z wykorzystaniem systemów mechanicznych oraz nie wymaga naświetlenia pacjenta promieniowaniem rentgenowskim. Testy metody przeprowadzone w środowisku in-vitro wykazały dokładność pomiaru długości pręta stabilizacyjnego na poziomie ±2 mm co wydaje się być bardzo obiecującym rezultatem.

4

A smart device based measuring system for pelvic tilt computation in hip arthroplasty

Martin T., Bassey-Neef J., Alk A., Derma F., Kozak J.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2016

|

R. 92, nr 3

26--29

EN

This article describes a cost-effective, ultrasound-based measuring system for the Pelvic Tilt. The system allows the acquisition of the exact pelvic orientation for each individual patient both pre- and postoperatively. A major advantage of this system is that measurements may be recorded for any patient posture e.g. standing or sitting. Instead, the current state-of-the-art is based on CT or MRI tomography where patients are required to be in a lying position. First experimental results with an artificial hip reference model show very accurate results with maximum deviations of ±1 degree, and ±1.4 degree in different measurement scenarios.

PL

W pracy opisano niskokosztowy system pomiaru kąta nachylenia płaszczyzny miednicy oparty na urządzeniach mobilnych. System pozwala na pomiar kąta płaszczyzny miednicy dla indywidualnego pacjenta, zarówno przed jak i pooperacyjnie. Główną zaletą opisywanego systemu jest możliwość dokonywania pomiarów dla każdej postawy pacjenta (np. siedzącej lub stojącej) w odróżnieniu od obecnego stanu techniki, gdzie pomiar taki z wykorzystaniem tomografii komputerowej bądź rezonansu magnetycznego może być dokonany jedynie w pozycji leżącej. Pierwsze testy przeprowadzone na sztucznym modelu miednicy dały bardzo dobre wyniki z odchyleniem standardowym wynoszącym ±1 stopień oraz ±1,4 stopnia w innych scenariuszach testowych.

5

Rozwój, kalibracja, walidacja oraz porównanie lokalizatorów medycznych opartych o smartfony Apple iPhone 5S oraz Samsung Galaxy S4

Danioł M., Martin T., Kozak J.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2015

|

R. 91, nr 5

53-56

PL

Artykuł prezentuje koncepcję oraz próbę opracowania lokalizatora medycznego bazującego na pojedynczej kamerze urządzenia mobilnego z serii Samsung Galaxy S4 oraz Apple iPhone. W pracy przedstawiono algorytm działania lokalizatora, procedurę jego kalibracji, proces walidacji, a także porównanie dokładności pomiarowej z systemem wideooptycznym Polaris. W artykule zaprezentowano również nowy rodzaj markerów dla wskaźników Rigid Body, przystosowanych do kamer pracujących w paśmie światła widzialnego.

EN

Article presents idea and prototype of mobile medical localizer based on Apple iPhone 5S and Samsung Galaxy S4 single smartphone camera. Authors described workflow of application, calibration procedure and validation process as well as comparison between proposed solution and NDI Polaris- gold standard in medical navigation. Authors presents also a new Rigid Body marker design adapted to work with smarphone camera.

6

Rozwój, kalibracja i walidacja lokalizatora bazującego na jednej kamerze smartfonu

Danioł M., Schulte J., Jankowski B.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2014

|

R. 60, nr 4

216--218

PL

W pracy przedstawiono rozwój, metody kalibracji i walidację lokalizatora medycznego opartego o kamerę urządzenia mobilnego, mającego w przyszłości zastąpić system lokalizacyjny Polaris. Opisano sposób detekcji markerów Rigid Body (RB) przy pomocy współczynnika nierówności perymetrycznej oraz kryterium powierzchni, przedstawiono wpływ pozycji markerów na obrazie kamery na dokładność odczytu pozycji, a także zaprezentowano zupełnie nowy rodzaj markerów RB, opracowanych przez firmę Aesculap, przystosowanych do pracy z urządzeniami mobilnymi. Przeprowadzono również testy potwierdzające zasadność wprowadzonych optymalizacji i rozwiązań.

EN

The following report presents an alternative to the NDI Polaris localizer. This work focuses on optimization and implementation of new image processing algorithms for a medical mobile localizer and it also concerns the newest Rigid Body markers developed by Aesculap AG. It was necessary to use Samsung Galaxy S4 with Android 4.4 „KitKat” OS and Eclipse IDE version 4.3.1 with OpenCV 2.4.8 libraries to perform the development. Tests were conducted on a special plate Gold Bench with known dimensions. Camera calibration was carried out according to the method described in [4]. Within the scope of the current work there was usage of the isoperimetric quotient and the implemented criterion of the pixel area of detected objects, to eliminate detection of small light reflections as false Rigid Body markers (Fig. 5). The last software modification aimed at adding a circle on the camera view which was located in the area of the best camera accuracy (Fig. 6). These optimizations enable better detection of RB markers and more accurate estimation of their position. There is also presented the new design of the RB marker which has an additional collar enabling dissipation of smartphone LED diode light around the marker. It is crucial innovation which eliminates artifacts on camera view, caused by light reflections from RB. The results of the tests were satisfying. The distance 150 mm between two RB was measured using the smartphone camera from two different distances to Gold Bench of values 50 and 100 cm. The mean values from 10 measurements were 149,62 and 149,33, whereas the standard deviations values were σ±0,21 mm and σ±0,24 mm, respectively. It is planned to migrate the application from Android platform to Apple iOS in the future.

7

Zastosowania konsoli haptycznej do sterowania robotem medycznym

Sauer P., Borucki Ł., Peczyński V., Michalski M., Szyfter W., Kozłowski K., Budzyński D., Madoński R., Mrówczyński D.

Medical Robotics Reports

|

2013

|

vol. 2

26--34

PL

W pracy przedstawiono wykorzystanie konsoli haptycznej Omega 7 do sterowania robotem KUKA LWR 4+ z zamontowanym uchwytem igły punkcyjnej. Manipulator KUKA zastosowano do usuwania usznopochodnego ropnia mózgu. W pierwszej części pracy przedstawiono prosty symulator, w którym do przeprowadzenia iniekcji w wirtualny ropień mózgu oraz pobrania płynu z jego wnętrza zastosowano konsolę haptyczną Omega 7. W dalszej części pracy przedstawiono stanowisko badawcze z robotem KUKA LWR 4+ i konsolą Omega 7 oraz pierwsze testy przeprowadzenia operacji z wykorzystaniem modelu czaszki.

EN

This paper presents the use of Omega 7 haptic console to control of KUKA LWR 4+ robot with integrated handle of puncture needles. KUKA manipulator was used to remove otogenic brain abscess. In the first part of the paper presents a simple simulator in which Omega 7 haptic consol was used to carry out injection into a virtual brain abscess and the withdrawal of fluid from inside. In the following paper presents a experimental set-up with the KUKA robot and haptic console and the first test of the operation using the model of skull.

8

Stan techniki nawigacji medycznej w obszarach chirurgii wspomaganej komputerowo

Kozak J.

Inżynier i Fizyk Medyczny

|

2012

|

Vol. 1, nr 3

129--134

PL

Tendencje chirurgii, zarówno w technikach minimalnie inwazyjnych, jak opierających się na robotyce, narzucają stosowanie metod wspomagających chirurga w wizualizacji pola operacyjnego i orientacji przestrzennej narzędzi podczas zabiegu. Metody te wymagają rzetelnej oceny. Przykładami technologii medycznych, które muszą podlegać takiej ocenie, są chirurgia wspomagana komputerowo stosująca tomografię komputerową lub ultrasonografię oraz endoskopia, zarówno manualna, jak i zrobotyzowana. Technologie wspomagania chirurgii mogą być nieocenioną pomocą dla chirurga. Telemanipulator może służyć przykładowo do obsługi narzędzi i głowicy USG, które umożliwiają precyzyjne przeprowadzenie biopsji. Nawigowane USG we wspomaganiu różnych zabiegów operacyjnych pozwala wyeliminować niedokładności wynikające z przemieszczania się operowanej tkanki podczas zabiegu. Dzięki połączeniu telemanipulatora z nawigowanym USG w jeden system można znacząco zwiększyć dokładność orientacji przestrzennej narzędzi podczas zabiegu.

9

Computer aided surgery

Dohi T., Matsumiya K., Masamune K.

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2007

|

Vol. 27, no. 1-2

105-110

EN

In providing surgical treatment in the 21st century, it is necessary to use various advanced technologies: surgical robots, three-dimensional medical images, computer graphics, computer simulation technology and others. Three-dimensional medical image for surgical operation provides surgeons with advanced vision. A surgical robot provides surgeons with advanced hand, but it is not a machine to do the same action of the surgeon using scissors or a scalpel. The advanced vision and hands available to surgeons are creating new fields of surgery, which are minimally invasive surgery, non-invasive surgery, virtual reality microsurgery, tele-surgery, fetus surgery, neuro-informatics surgery and other areas of surgery developing in the 21st century.

10

Algorytmy sterowania admitancyjnego i impedancyjnego w robotach medycznych

Sauer Piotr, Krzykowski Tomasz

Medical Robotics Reports

|

2019/2020

|

vol. 8/9

27--36

PL

W pracy przedstawiono zaimplementowane sterowanie admitancyjne i impedancyjne w systemie robotycznym, który może być wykorzystany w zabiegach chirurgicznych w środowisku laboratoryjnym. System ten składa się z robota KUKA LWR oraz konsoli haptycznej Force Dimension Omega 7. W ramach prowadzonych prac badawczych przeprowadzono szereg badań eksperymentalnych weryfikujących zastosowane algorytmy sterowania.

EN

This paper presents implemented admittance and impedance control in a robotic system that can be used in surgical procedures in a laboratory environment. This system consisted of a KUKA LWR robot and Force Dimension Omega 7 haptic console. As part of the research, a number of experimental studies were carried out to verify the control algorithms used.