Системи за визија за минимално инвазивна хирургија SIMIC - PDF Бесплатно преземање
1 BMBF заеднички проект Визиони системи за минимално инвазивна хирургија СИМИК како дел од програмата за финансирање на микросистемската технологија Конечен извештај на Одделот за минимално инвазивна хирургија, Хируршка клиника Еберхард-Карлс-Универзитет Тибинген
2 Содржина 1 Задача Предуслови под кои се изведуваше проектот Планирање и процес на проектот Современа уметност и технологија пред почетокот на проектот Состојба на минимално инвазивна хирургија Осветлување за ендоскопски операции Преглед на ендоскопски операции Функции за греење и испирање за ендоскопи Техничка литература, информации и документација услуги Литература Користена информација и услуги за документација Соработка со други тела Резултати Резиме на работен пакет 1 (СП 1): Дизајн на сценарија за апликација Ендоскопско оперативно опкружување за оптимизиран систем на вид Вовед Употреба во центарот за обука за минимално инвазивна хирургија Материјал и методи Тест на резултатот во стандардизирани вежби Материјал и методи Резултат Кли национална употреба и експериментирање со животни Дискусија АП.3: Дизајн на ендоскоп со преглед на целокупната структура Детална оптика Алтернативна оптика за детали: оптика со леќи со аголни шипки
3 5.4.4 Оптика за алтернативни детали: Цврста оптика со широк агол со "менувачки" CCD чип Преглед на оптика Прелиминарен преглед при поставување на фантом Прелиминарен преглед во експеримент со животни Реализација како оптика за стаклени влакна Реализација како оптички опции за леќата Трокар-ракав Трокар линии за напојување Монитори Компатибилност Трошоци АП 4: Создавање фантомски структури за 3-Д студија Фантомски поставки 2: Вештачка абдоминална празнина Фантомски поставки 3 за анализа на температура и влажност Фантомски поставки 4 за изложеност на висока фреквенција Поставки на фантоми 5: Стандардизирани вежби за студија за оптика во сенка Фантомски поставки 6 за оптичко испирање АП 5: Пренос на преглед на информации Барања за пренос на преглед на информации Прелиминарен тест во видео лабораторија Сценарија за пренос на преглед на информации Реализација во експериментална и клиничка употреба WP 6: Резолуција и анализа на полето на гледање WP 7: Основно истражување. крај. Објектни полиња за активно прилагодливо осветлување Вовед Пондерирање на работната содржина на овој работен пакет Експерименти со осветлување во фантомска структура Материјал Варијанти на осветлување Експерименти со осветлување во експерименти со животни Структура Експериментална имплементација Резултат
5 Материјал и методи Дискусија за резултатите Експерименти за оптичко испирање при поставување на фантом Вовед Материјал Експериментална имплементација Резултат Експериментална имплементација Дискусија за резултатите АП 12/15 Тестирање на функционални модели во експерименти врз животни Склопови за осветлување во експерименти со животни Мерење на физичките услови за јасен крај. Преглед на експерименти со животни Вовед Материјал и методи Дискусија за резултатите Пристап до решение за да се постигне јасен поглед Универзална оптика во експерименти со животни Димензија за имплементација на материјал Дискусија за опции во сенка 1 во експерименти со животни Материјал Експериментална имплементација Експериментална имплементација ВП 13: Медицинска спецификација види WP 14: Тестирање на функционалните модели во фантомски експерименти видете WP 15: Тестирање на функционалните модели во експерименти врз животни видете WP 16: Функционални модели при клиничка употреба Клиничка употреба на оптика во сенка Работен материјал во Универзитетската болница во Тибинген
6 Евалуација на резултатите Клиничка употреба на оптика во сенка Материјал Оптика на сенка Имплементација Евалуација на резултатите Клиничка употреба на преглед на оптика Материјал Преглед оптика Имплементација на клиничка употреба Дискусија за резултатите WP 17: Програма за медицинска обука и едукација Барања за програма за хируршка обука и едукација Медицинска технологија. Програма за обука и едукација за оптика во сенка АП 18: Основна истрага на телекомуникациите Состојба на телекомуникациите Технички принципи на телекомуникациите Вовед Б-канал С0-канал посветени телефонски линии Пренос на сателит Важни критериуми за квалитет за мултимедијална комуникација Препораки за квалитет на студио Барања и опции за телеконференција Барања за телеконференција Опции за телеконференција Резиме на трошоците за пренос на податоци во голем опсег.Примерни телекомуникациски апликации Телеманипулација на EAES Конгрес во Трондхајм Телеконсултација/телеконференција на летната академија '97 во Кил. Кабелска карта преку банкомат на Универзитетската клиника Тибинген. Апликациски потенцијал и употребливост на резултатите
7 7 Познат напредок за време на проектот СИМИК кај други тела Алтернативни можни решенија кои не беа развиени во мрежата Резиме и изгледи Публикации Прилози за книги и списанија Германски англиски Арапски Изложби за постери Англиски ТВ придонеси во рамките на заедничкиот проект BMBF СИМИК Предавања во рамките на заедничкиот проект СМИЦ за BMBF Германски англиски Други презентации
9 Сл. 29: Општ оптички систем Сл. 30: Ограничувања на копнена кабелска банкомат Слика 31: Трошоци за пренос на сателит. 88 Слика 32: Спроведена комуникација Слика 33: Снимки за време на телеконференцијата. 90 Сл. 34: Преглед на кабелска банкомат во областа на МИЦ. 91 Список на табели Табела 1: Трошоци за набавка на ендоскопски инструменти и уреди. 34 Табела 2: Споредба на бојата на абдоминалните органи на отвореното свинче со палета на бои Пантон под хируршко осветлување. 37 Табела 3: Евалуација на опциите за приказ на детални и прегледни слики Табела 4: Резултати од 20 тест лица во 5 задачи, од кои секоја беше случајно извршена 10 пати со и без сенки Табела 5: Субјективно оптимално поставена осветленост на нормално и дополнително осветлување на различни растојанија помеѓу предната леќа и светло-троакар Табела 6: Трошоци за инвестиции и пренос за пренос на податоци со голем опсег
14 [14] Schurr MO, Bablich H, Wurster H, Melzer A, Roth K, Wiest FM, Buess G: Нов систем за оптичко чистење и визуелизација за ендоскопска хирургија, минимално инвазивна терапија 3: (1994). [15] Scott-Conner CEH, Hall TJ, Anglin BL, Muakkassa FF, Pole GV, Thompson AR, Wilton PB Интеграцијата на лапароскопија во хируршки престој и импликации за опкружувањето за обука. Хируршки ендос; 8: (1994) [16] Speneer K Режими, медиуми и методи: место за едукативна ефективност. Бр Ј Едукол Технол; 22: (1991) [17] Herbert Schwind GmbH & Co. KG, Прирачник за работа со оптичка опрема TITMUS II-S: 15 [18] Strutz J The 3D ендоскопија. ENT 41: (1993) [19] Zobel J Основи на тродимензионален ендоскопски вид. End Surg 1: (1993) 4.6 Беа спроведени услуги за информации и документација користени истражувања за литература заснована врз ЦД. Се засноваше на следниве ЦД-а: AB/Inform Global, BA on CD, CC Search (R) 7 Editions, GeoRef Disc, Mathsci Disc, Medline Express, MLA Bibliography, PAIS International, PsycLit, PSYNDEX plus, Sociofile и WISO-WAO. Покрај тоа, постоеше постојана размена на информации преку посети на научни конгреси, како и на компании и истражувачки институти. 13-ти
15 4.7 Соработка со други тела Заедничкиот проект SIMIC го спроведе МИЦТ со следниве партнери во проектот: Дајмлер Бенц, Истражувања и технологија, F2M/T - 77, Ottobrunn Daum GmbH, Schwerin Dornier MedTech, Germering (координатор) Ендоскопски уреди Берлин (MGB) (подизведувач) од MICT) Објект за Фраунхофер за применета оптика Лемке ГмбХ, Гробензел Ние работевме со следниве партнери надвор од финансирањето на проектот: МИЦ - Центар за обука (евалуација на 3-Д видео-системот и оптика во сенка) Канцеларија за зграда на универзитет на Универзитетот во Тубинген (инсталација на мрежата за банкомат) Оддел за медиуми ЗИТ-АВ на Универзитет во Тибинген (банкомат, мултимедијален ЦД-РОМ) Телефонска технологија од Универзитетот во Тибинген (интеграција на технологија за телеконференција) Истражувачки центар Карлсруе ИАИ и ХИТ (Телеконференција Карлсруе Трондхајм) Тенор Бедрифт АС (- -) Центар за напредна лапароскопска хирургија, Универзитетска болница во Трондхајм (- -) Телеком Кил (телеконференција помеѓу Кил, Карлсруе, Тубинг en и Стразбур) Телеком Карлсруе, Центар за проекти Југозападен (- -) IRCAD - EITS, Стразбур (- -) 14
22 Во текот на техниките за шиење и јазлење (курс за N&K) беа оценети следниве хируршки чекори: Усогласување на иглата во насока на шиење Фаќање на крајот на конецот Јамка на конецот околу држачот на иглата Прецизно пробивање и пробивање Предавање на иглата Континуирано конци Шево со конци со конци Вметнување на систем за дренажа на Т. потоа ги постави следниве прашања во врска со работата со 3-Д системот. Поради помалиот интензитет на светлина кај 3-Д ендоскопите и системите на блендата, осветленоста на сликата е намалена. Прашање: Каков беше вашиот впечаток за осветленоста на сликата? За да се добие тродимензионална слика, потребен е уред за течен кристал, кој е поставен на мониторот (блендата на мониторот) или во очила (ролетни очила, видете слика 2) и осигурува дека соодветната слика е доделена на секое око. За таа цел, во центарот за обука претходно се користеа ролетни очила. Во моментов нема очила за ролетни кои можат индивидуално да се прилагодат. Недостатоците на овие очила се губење на осветленоста, голема тежина, неточност на вклопувањето, оштетување на погледот на оперативната околина и лизгањето на очилата. Слика 2: очила за ролетни 21
35 SVHS светлопроектор за видеорекордер ултразвучен генератор + 11 сонди CCD ендокамера + леќа ласерска ендо хирургија ЦД 2 пневматски комплетен уред со висока фреквенција за сечење и коагулација на ТЕМ инструменти вклучувајќи стерео оптика видео количка комплетна вклучувајќи светло проектор и камера без видеорекордер LAP инструменти Стандардно сито со инсуфлатор ласер за боја Lithognost за фрагментација на камен Трошоци за одржување и работа годишно Табела 1: Трошоци за набавка на ендоскопски инструменти и уреди 3.100,00 ДМ, 00 ДМ, 00 ДМ, 00 ДМ, 00 ДМ, 00 ДМ, 00 ДМ, 00 ДМ, 00 ДМ, 00 ДМ, 00 ДМ 5,5 ВП 4: Создавање на фантомски склопови Преглед на фантомски склопови Следните фантомски склопови беа имплементирани: Монтажа на фантоми 1: Стандардизирани вежби за 3-Д студија. Фантомски абатмент 2: Вештачка абдоминална празнина со реална боја и геометрија. Поставување на фантом 3: климатска комора за симулирање на различни температурни и влажни услови на интраабдоминалниот гас и оптиката. Поставување на фантом 4: Поставување за испитување на талог на исфрлени честички на ткивото на ендоскопот за време на ендоскопска апликација со висока фреквенција. Поставување на фантом 5: Стандардизирани вежби за студија за оптика во сенка. 34
36 5.5.2 Поставување на фантом 1: стандардизирани вежби за 3-Д студија Со цел да се добијат мерливи и објективни податоци, МИЦТ разви курс со 5 стандардизирани вежби (види слика 8). Тие беа оценувани според нивното ниво на тежина и беа направени според вообичаени хируршки техники како што се шиење и фаќање. Беа дефинирани грешки во контактот кои беа објективно запишани со електронски бројач. Слика 8: Курс со пет стандардизирани вежби. Ендоскопот со прикачена видео камера беше цврсто инсталиран во држач, така што насочувањето на камерата нема никакво влијание врз резултатот. Опис на задачите Задача 1: Оваа задача се залага за контролирано позиционирање на инструмент. Во оваа задача, топката од пена лежи во вдлабнатина. Топката од пена треба да се отстрани и да се замени без да се допира металната основа на вдлабнатината со инструментот. Задача 2: Оваа задача е да обезбеди насочено примопредавање z. B. симулираат игла. Метална игла треба да се пренесе низ празно место, кое е разграничено напред со прачки, со десниот инструмент и се зема со левиот инструмент без да се допираат метални делови. 35
38 Сл. 10: Фантомска структура 2а со вметнати органи. Како основно тело за фантомска потпора 2б беше набавен модел на торзо со отстранливи фиксни органи во градите и стомакот од компанијата SOMSO (Кобург). Голем абдоминален рез е направен во експеримент со животни кај свињи. Во светло на операциониот театар, боите на различни органи потоа беа споредувани со оние на палетата на бои Пантоне (3010 бои) (види Табела 2). Изборот на боја беше проверен на ист начин во две операции во клиниката. Органско прво мерење () 2-ри мерење () Боја CCMYKECMYKE основна боја тенкото црево 176 ЦИЕ садови тенкото црево 1945 СЕЕ основна боја дебелото црево 4995 ЦЕЕ садови дебелото црево 195 СЕЕ или Е основната боја црниот дроб 484 СЕЕ црниот дроб линии 407 СЕЕ основната боја слезината Е слезината линии 407 ЦЕЕ мезентериум маснотии Е 97 -9 стомачни Е или Е садови на стомак Е перитонеум 698 ЦИЕ 97-9 садови перитонеум 709 ЦИЕ Табела 2: Споредба на бојата на абдоминалните органи на отвореното свиња со палета на бои Пантон под хируршко осветлување Со овие спецификации на бои, абдоминалните органи на фантомскиот потпор 2б беа ново насликани и анатомски детални . 37
42 5.6.3 Сценарија за пренос на преглед на информации Следните опции за презентација на прегледната информација беа испитани и оценети според 7 критериуми (види Табела 3). Клуч за проценка: ++ многу добро + добро о задоволително - лошо - многу лошо поставување 1 слика со детали за квалитет на слика ++ преглед на квалитет на слика ++ ориентација + распределување лев/десен инструмент + напор o слика за преглед - поставување просторија 2 детали за квалитет на слика + слика за преглед на квалитет на слика + ориентација o Назначување лев/десен инструмент + напор + преглед на слика перцепција + поставување соба 3 детална слика за квалитет на слика o преглед на квалитет на слика - ориентација - задача лев/десен инструмент - напор - преглед на слика перцепција + поставување просторија 4 детална слика за квалитет на слика ++ слика за преглед на квалитет на слика o ориентација - задача лево/повторно инструмент - напор o слика за преглед на перцепција - просторија о
43 Поставување 5 Слика за детали за квалитет на слика ++ Преглед на квалитет на слика слика ++ Ориентација o Распределба на лев/десен инструмент o Напор - слика за преглед на перцепција - просторија o Поставување 6 Детал за слика со квалитет на слика + слика за преглед на квалитет на слика ++ Ориентација + распределба на лев/десен инструмент + напор - преглед на слика + соба o Поставување 7 слика за детали за квалитет на слика ++ Преглед на слика за квалитет на слика ++ Ориентација - Распределба на лев/десен инструмент + напор - Перцепција на прегледната слика o Табела во просторијата 3: Проценка на опциите за приказ на детали и преглед на слики. За рутинска клиничка употреба, поставувањето 6 се чини дека е оптимално, можеби дури и без дополнителен горен монитор Реализација во експериментална и клиничка употреба Во експериментална и научна клиничка употреба, ги прикажавме сите три ендоскопски слики на 22 посебни видео монитори. Левата прегледна слика може да се види на мониторот 1, деталната слика на мониторот 2 и десната слика на прегледот на мониторот 3. 42
Сл. 12: Оптика за детали и преглед распоредена слика на слика во целосна слика со сооднос од 4: 3. Трите слики добиени во клиничка употреба беа надредени во видео лабораторијата (види слика 12). Спојот на двете прегледни слики во соодветна слика на целокупниот преглед не беше возможен поради оптичките нарушувања и ротацијата на прегледните камери едни против други. Оската на деталната оптика може да се види и погоре на прегледните слики. Деталната слика е распоредена овде на таков начин што ја покрива оваа хируршки неинтересна област. 5.7 WP 6: Резолуција и анализа на полето на гледање Видео камери со различен квалитет беа користени клинички и во експерименти со животни. MICT веќе технички тестираше разни фотоапарати и особено ги мереше резолуцијата, верноста во боја и изведбата на контрастот. 43
70 Универзална оптика при експерименти врз животни Универзална оптика со греење, 2 канали за вдишување, 2 канали за вшмукување/наводнување (види Слика 16 и Слика 26). MGB со ламба за празнење 400 W HTI. Проектор за светло Storz со ламба за празнење гас. 30 лапароскоп, МГБ, 5 mm надворешен дијаметар. Електронски PID контролер со електричен пакет во куќиште за регулирање на греењето. Лемке 3-чип ендоскопска камера. Видеорекордер SVHS. Троакар од 10 мм. Сл. 26: Универзална имплементација на оптика Горенаведените компоненти се користеа лапароскопски кај свињи (приближно 35 кг). Прво, беше извршен детален дијагностички опсежен преглед со и без ефекти во сенка, проследен со вежби за фаќање, замаглување и обиди за крварење и, конечно, анастомоза од тенкото црево. 69
88 MICT беше во можност ефикасно да го демонстрира иновативниот карактер на ARTEMIS на конгресот во соработка со истражувачкиот центар користејќи го системот за водење на ендоскопот преку телекомуникациска комуникација помеѓу Карлсруе и Трондхајм. Слика 30: Ограничувања за каблирање на копнен банкомат. Првично беше планирано да се реализира телеманипулацијата преку трансфер на банкомат. По испитувањето на сите можности, конечно беше јасно дека се можни линиите за банкомат од Карлсруе преку Келн и Гетеборг до Осло, но дека не е можна поврзаност со банкомат од Осло до Трондхајм (Слика 30). 87