Presentación neuropanacea

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)


Panel de calibración y registro (izquierda)Botones de aplicación (derecha)Modelo del paciente (TAC)

Cubo de selección de regiónLápiz con sensor electromagnéticoFiduciarios rojos


Árbol DICOM (izquierda)Botones de aplicación (derecha)Modelo del paciente (RMN)



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

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.

http://es.youtube.com/watch?v=sDa7fMH-FXM

http://www.youtube.com/watch?v=c58etXWWoDA







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 Registering

Failure

Success



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


Capture Real Landmark and Validate

Landmark Quantity Validated

Success

Attempting Reset

Reset

Reset

Reset

Reset

Reset

Success

Attempting Correspondence


Failure

RegisteredAttempting Register



Start Registering

Failure

Success



Failure

SuccessFailure




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 Registering

Verificación del Error

Acercamiento a un fiduciario Inserción del aplicador en el cubo

Presentación neuropanacea

Education

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