Cet article présente la conception et la mise en œuvre d’un module de chirurgie automatique basé sur la reconstruction 3D basée sur la réalité augmentée (RA). Le système permet la chirurgie à distance en permettant aux chirurgiens d’inspecter les caractéristiques reconstruites et de reproduire les mouvements chirurgicaux de la main comme s’ils effectuaient la chirurgie à proximité.
La réalité augmentée (RA) est très demandée dans les applications médicales. L’objectif de l’article est de fournir une chirurgie automatique utilisant l’AR pour le remplacement transcathéter de la valve aortique (TAVI). Le TAVI est la procédure médicale alternative pour la chirurgie à cœur ouvert. Le TAVI remplace la valve blessée par la nouvelle à l’aide d’un cathéter. Dans le modèle existant, le guidage à distance est donné, tandis que la chirurgie n’est pas automatisée sur la base de la RA. Dans cet article, nous avons déployé une caméra alignée spatialement qui est reliée à un moteur pour l’automatisation de la capture d’images dans l’environnement chirurgical. La caméra suit l’image 2D haute résolution du cœur du patient ainsi que le banc d’essai du cathéter. Ces images capturées sont téléchargées à l’aide de l’application mobile vers un chirurgien à distance qui est un expert en cardiologie. Cette image est utilisée pour la reconstruction 3D à partir du suivi d’images 2D. Ceci est affiché dans un HoloLens comme un émulateur dans un ordinateur portable. Le chirurgien peut inspecter à distance les images reconstruites en 3D avec des fonctions de transformation supplémentaires telles que la rotation et la mise à l’échelle. Ces fonctionnalités de transformation sont activées par des gestes de la main. Les conseils du chirurgien sont transmis à l’environnement chirurgical pour automatiser le processus en temps réel. Le banc d’essai du cathéter dans le domaine chirurgical est contrôlé par le guidage gestuel de la main du chirurgien à distance. Le modèle prototype développé démontre l’efficacité du guidage chirurgical à distance par AR.
La RA peut superposer le modèle 3D dans un environnement réel. Le développement technologique vers la RA a opéré un changement de paradigme dans de nombreux domaines, à savoir l’éducation1, la médecine2, la fabrication3 et le divertissement4. La technologie AR, associée à une communication ultra-fiable à faible latence, prouve son rôle incontournable dans le domaine médical. De l’étape d’apprentissage de l’anatomie humaine au guidage chirurgical, les étapes de l’apprentissage peuvent être visualisées à l’aidede logiciels et de matériel alimentés par la RA. La RA fournit une solution cruciale et fiable au médecin dans un environnement chirurgical 7,8.
La sténose de la valve aortique est la maladie des valves cardiaques, qui est la plus fréquente chez l’humanité9. La cause profonde de la maladie est de mauvaises habitudes alimentaires et des routines irrégulières de la vie quotidienne. Le symptôme et le résultat de la maladie est le rétrécissement de la valve cardiaque, suivi d’une réduction du flux sanguin. Ce problème doit être résolu avant que tout dommage ne soit causé au cœur humain. Ainsi, le cœur est surchargé pour traiter le flux sanguin. Ainsi, avant que tout dommage ne se produise, une intervention chirurgicale doit être effectuée, ce qui, en raison des développements technologiques de ces derniers jours, peut également être effectué à l’aide de la procédure TAVI. La procédure peut être adoptée en fonction de l’état du cœur et d’autres parties du corps des patients. Dans ce TAVI10,11, le cathéter est inséré pour remplacer la valve endommagée dans le cœur. Cependant, placer le cathéter en position12 pour remplacer la valve est fastidieux pour le praticien. Cette idée nous a motivés à concevoir un modèle de chirurgie automatisé basé sur l’AR13,14, qui aide le chirurgien à positionner précisément la valve pendant le processus de remplacement. De plus, l’opération peut être réalisée par un algorithme de cartographie du mouvement, qui cartographie le mouvement du chirurgien capturé à distance jusqu’au bras robotique.
Dans le travail existant 15,16,17, la visualisation de la procédure TAVI 18 est surveillée par fluoroscopie. Par conséquent, il est difficile d’analyser la valve cardiaque et fastidieux de trouver l’emplacement de remplacement. Cela crée un obstacle au positionnement du cathéter dans le cœur humain. De plus, le mouvement à distance est mappé au champ opératoire pour automatiser le processus. Cependant, pour combler le manque de recherche, nous proposons une chirurgie robotisée automatisée pour le remplacement des valves à l’aide de la technologie assistée par AR.
Le protocole est un modèle générique qui peut être appliqué à tous les environnements chirurgicaux. Au début du travail, des images 2D sont capturées tout autour de l’environnement chirurgical avec la résolution spatiale la plus complète et le plus grand degré de liberté. Cela signifie qu’un nombre suffisant d’images sont capturées pour la reconstruction 3D19 objectif, suivie d’une cartographie de mouvement par le suivi des gestes de la main20.
Dans un travail existant15, des radiographies et des tomodensitogrammes sont examinés pour localiser le cathéter dans le cœur. Cependant, le remplacement de l’AR TAVI ouvre de nouvelles possibilités dans la procédure chirurgicale TAVR18 par la mise en œuvre d’un modèle automatisé utilisant la reconstruction 3D. Comme mentionné dans la section protocole, la conception de ce travail comporte cinq étapes. La première étape de DITF22, men…
The authors have nothing to disclose.
Les auteurs ne reconnaissent aucun financement pour cette recherche.
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