SECŢIUNEA 1

RAPORTUL ŞTIINŢIFIC ŞI TEHNIC

(RST)

ETAPA DE EXECUŢIE NR. 1

CU TITLUL : Studiul unor noi simulatoare de chirurgie laparoscopică

€ RST - Raport ştiinţific şi tehnic in extenso*

€ Proces verbal de avizare internă

€ Procese verbale de recepţie a lucrărilor de la parteneri

* pentru Programul 4 “Parteneriate în domeniile prioritare” se va utiliza modelul din

Anexa 1

Cod: PO-04-Ed2-R0-F5

2

Cuprins

I. Obiective generale

II. Obiectivele etapei de executie III. Rezumatul etapei IV. Descrierea stiintifica si tehnica

A1.1 Studii si analize privind noile tendinte in chirurgia laparoscopica

hepatica: avantaje, dezavantaje, limitari 1. Caracteristicile mediului real chirurgical

1.1 Anatomia ficatului 1.2. Caracteristicile echipamentului din sala de operaţii laparoscopice

1.2.1. Sistemul de insuflare 1.2.2. Circuitul de imagine 1.2.3. Circuitul de electrochirurgie 1.2.4. Circuitul de spălare-aspirare

1.3. Caracteristicile instrumentelor laparoscopice 1.3.1. Trocare şi canule 1.3.2. Pensele laparoscopice 1.3.3. Foarfecele 1.3.4. Alte tipuri de instrumente

1.4. Dispozitivul operator 2. Aplicaţii ale chirurgiei laparoscopice în patologia hepatică

2.1. Chisturile biliare 2.2. Chistul hidatic hepatic 2.3. Abcesul hepatic 2.4. Traumatismele hepatice 2.5. Tumorile hepatice 2.6. Avantajele chirurgiei laparoscopice hepatice 2.7. Dezavantajele chirurgiei laparoscopice hepatice 2.8. Limitele chirurgiei laparoscopice hepatice

A1.2 Studii si analize privind noile simulatoare de chirurgie laparoscopica si

aplicabilitatea in patologia hepatica 1. Caracteristicile simulatoarelor pentru chirurgia laparoscopică

1.1 Simulatorul The LaparoscopyVR (LapVRTM) 1.2. Simulatorul LapMentorTM 1.3. Simulatorul LapSim 1.4. Simulatorul chirurgical Kismet 1.5. Simulatorul MIST-VR 1.6. Concluzii

2. Pachete soft pentru reconstrucţia tridimensională a imaginilor 2.1. Introducere 2.2. Softul 3D Doctor 2.3. Pachetul soft Amira 2.4. Softul VR RENDER 2.5. Pachetul soft pentru reconstrucţie tridimensională Mimics 2.6. Concluzii

3. Dispozitive haptice cu retur de forţă 3.1. Necesitatea unui feedback tactil in chirurgie 3.2. Dispozitivul haptic cu retur de forţă XITACT IHP 3.3. Dispozitivul haptic cu retur de forţă Laparoscopic Surgical

3

Workstation (LSW) 3.4. Dispozitivul haptic PHANTOM PREMIUM cu şase grade de

libertate 3.5. Dispozitivul haptic Delta cu şase grade de libertate 3.6. Dispozitivul haptic cu retur de forţǎ Delta cu trei grade de libertate 3.7. Dispozitivul haptic Novint Falcon 3.8. Dispozitivul haptic Omega.7

4. Dispozitive de vizualizare virtuală 4.1. Ochelarii anaglyph 4.2. Ochelarii 3D (LCD shutterglasses) 4.3. Staţii grafice de simulare virtuală

4.3.1. Staţia SenseGraphics 3D-MIW 4.3.2. Staţia SenseGraphics 3D-IW 4.3.3. Staţia SenseGraphics 3D-LIW

5. Software specializat pentru programarea în realitatea virtuală 5.1. Softul Sofa 5.2. SenseGraphics H3D API 5.3. CHAI 3D Open Source

6. Crearea unei baze de date A1.3 Realizarea paginii web

V. Anexe

VI. Concluzii VII. Bibliografie generala

4

I. Obiective generale

Chirurgia laparoscopică a cunoscut în ultimii 15 ani o dezvoltare exponenţială,

chiar de la începuturile acesteia, monopolizând terapia unor afecţiuni până atunci tratate pe cale clasică. O dezvoltare similară a avut şi chirurgia hepatică, dar în sensul scăderii morbidităţii şi mortalităţii, prin evoluţia anesteziei-terapiei intensive, a instrumentelor chirurgicale şi a cunoştinţelor de anatomie şi abord chirurgical. Chirurgia laparoscopică hepatică se situează la confluenţa mai multor discipline, atât medicale cât şi tehnice, reprezentând un domeniu de vârf în cercetare.

Chirurgia laparoscopică a apărut în societatea medicală, ca o necesitate datorită îmbunătăţirii calităţii vieţii după actul operator, scăderii cheltuielilor de spitalizare, a recuperării mai rapide a pacientului. Dacă la începuturile ei, chirurgia laparoscopică se adresa patologiei benigne aproape exclusiv, la momentul actual ea poate fi utilizată în chirurgia oncologică la scară largă. În ceea ce priveşte chirurgia hepatică laparoscopică doar centrele de vârf sunt specializate în această tehnică, indicaţia chirurgicală fiind încă restrânsă la tratamentul chistului hidatic hepatic, a abceselor hepatice şi mai puţin în chirurgia oncologică hepatică.

În aceste condiţii capitalul uman implicat în chirurgia laparoscopică hepatică este destul de limitat. Realizarea unei platforme de e-learning în chirurgia laparoscopică hepatică având în centrul ei existenţa unui simulator ,,la distanţă“ este o necesitate şi în acelaşi timp creează o metodă inovativă, de înaltă dezvoltare tehnologică, implicând o cercetare multidisciplinară de vârf.

La ora actuală în lume, profesorul Marescaux de la Strasbourg este considerat unul dintre artizanii chirurgiei laparoscopice şi unul dintre pionierii chirurgiei robotice şi telechirurgiei. Totodată el este unul dintre fondatorii proiectului ,,Websurg”, dedicat învăţării şi aplicării chirurgiei laparoscopice.

Tehnologia înaltă utilizată în laparoscopie a impus utilizarea unor simulatoare de chirurgie laparoscopică special create pentru deprinderea tehnicilor de bază, însă existenţa unor platforme e-learning de chirurgie laparoscopică este deficitară oriunde în lume, cu atât în chirurgia laparoscopică hepatică. Există totuşi o tehnologie LapSim chiar şi în ţara noastră la Institutul Fundeni, cu rol de simulare a chirurgiei laparoscopice, însă ea nu este integrată într-un sistem e-learning şi nu antrenează pentru chirurgia hepatică laparoscopică.

Proiectul de iniţiere şi dezvoltare a unei platforme e-learning reprezintă o abordare revoluţionară a chirurgiei laparoscopice. Dacă pentru intervenţii laparoscopice uzuale, de tipul colecistectomiilor şi apendicectomiilor, se poate vorbi de existenţa unor programe de training la nivel mondial on-line, pentru chirurgia laparoscopică hepatică de vârf existenţa unui training e-learning este absolut necesar.

Obiectivele generale ale proiectului sunt următoarele: dezvoltarea sistemului de e-learning; crearea unei metode inovative (sistem inteligent, adaptativ de simulare integrat

într-o platformă e-learning) în scopul promovării calităţii educaţiei, cu aplicaţie în particular în educaţia medicală continuă, cu efect direct asupra îmbunătăţirii calităţii vieţii şi a promovării cercetărilor româneşti în chirurgia laparoscopică hepatică;

formarea de specialişti tineri cu competenţă în chirurgia laparoscopică hepatică, crearea de colaborări cu centre de cercetare în acest domeniu,

5

publicarea de articole ştiinţifice în reviste de specialitate şi prezentarea unor comunicări la manifestări ştiinţifice internaţionale;

conectarea prin acest sistem ce utilizează tehnologia informaţiei cu marile centre de chirurgie laparoscopică şi hepatică (organizarea de videoconferinţe, transmiterea de operaţii live, seminarii la distanţă, evaluări etc.).

Pentru atingerea acestor obiective generale au fost definite mai multe obiective

specifice: studiul unor noi simulatoare de chirurgie laparoscopică; iniţierea modelului de simulator de chirurgie laparoscopică hepatică şi crearea

mediului virtual de lucru; dezvoltarea modelului de simulator chirurgical, a aplicaţiilor sale; implementarea modelului de simulare chirurgicală; demonstrarea utilităţii şi funcţionalităţii modelelor; analiza tehnico-economică; valorificarea rezultatelor obţinute cu sistemul e-learning; diseminare (articole, comunicări, pagină web, suporturi de curs, manuale,

propunere PC7 şi alte proiecte internaţionale de cercetare, propunere de patent);

perfecţionare personal (cursuri de instruire, vizite de lucru). Prin obiectivele specifice şi prin activităţile care urmează a fi derulate şi

rezultatele estimate, proiectul interdisciplinar HEPSIM răspunde în totalitate obiectivelor Programului 4, deoarece propune dezvoltarea unui sistem inovativ virtual pentru chirurgia laparoscopică hepatică integrat într-o platformă de e-learning. Implementarea platformei HEPSIM va conduce la creşterea competitivităţii şi creativităţii în cercetarea medicală. Se va consolida o echipa pluridisciplinară de cercetare ce va oferi oportunitatea stimulării activităţii ştiinţifice de înaltă performanţă în domenii de vârf ale chirurgiei hepatice laparoscopice, a roboticii şi informaticii.

II. Obiectivele etapei de executie

Etapa 1 HEPSIM este destinată realizării unor studii aprofundate privind noile simulatoare de chirurgie laparoscopică în scopul elaborării unui model teoretic nou şi complex de simulator chirurgical laparoscopic care să servească dificultăţii şi gradului înalt de complexitate a chirurgiei laparoscopice hepatice. Activităţile incluse în cadrul Etapei I a proiectului HEPSIM, intitulată “Studiul unor noi simulatoare de chirurgie

laparoscopică” sunt: A1.1 Studii şi analize privind noile tendinţe în chirurgia laparoscopică

hepatică: avantaje, dezavantaje, limitări;

A1.2 Studii şi analize privind noile simulatoare de chirurgie laparoscopică şi

aplicabilitatea în patologia hepatică;

A1.3 Realizare pagină web.

Obiectivul general al primei etape a proiectului HEPSIM constă în studiul unor noi simulatoare de chirurgie laparoscopică în scopul dezvoltării unui sistem inovativ virtual pentru chirurgia laparoscopică hepatică, integrat într-o platformă de e-learning.

6

Pentru atingerea obiectivului general au fost definite mai multe obiective specifice:

tendinţe existente în chirurgia laparoscopică hepatică; caracteristici ale mediului real chirurgical; simulatoare cu aplicaţii în chirurgia laparoscopică; caracteristici ale simulatoarelor pentru chirurgia laparoscopică; model de simulare chirurgicală laparoscopică – iniţierea modelului; a modelului teoretic - proiectarea conceptuală elaborarea planului de lucru al întregului proiect; baza de date - elaborare; pagina web - realizare.

III. Rezumatul etapei

Etapa I a fost destinată realizării unor studii aprofundate privind noile simulatoare de chirurgie laparoscopică în scopul elaborării unui model teoretic nou şi complex de simulator chirurgical laparoscopic care să servească dificultăţii şi gradului înalt de complexitate a chirurgiei laparoscopice hepatice.

Aceasta etapă a realizat iniţierea modelului de simulare chirurgicală laparoscopică, pornind de la existenţa unor modele de simulare premergătoare care sunt utilizate pentru tehnici chirurgicale laparoscopice de bază. Astfel de modele de simulare premergătoare, cum ar fi LapSim, stau la baza dezvoltării unui simulator de chirurgie laparoscopică hepatică, în această etapă fiind propusă proiectarea conceptuală a modelului teoretic.

Pe baza rezultatelor obţinute s-a elaborat planul de lucru al întregului proiect şi s-a stabilit strategia de achiziţii şi de diseminare. S-au efectuat studii şi analize privind tendinţele în chirurgia laparoscopică hepatică, evidenţiindu-se avantajele, dezavantajele şi limitele lor. De asemenea au fost studiate şi analizate noile simulatoare utilizate în chirurgia laparoscopică, precum şi aplicabilitatea lor in patologia hepatică.

Cercetările din această etapă s-au concretizat în identificarea caracteristicilor mediului real chirurgical şi a caracteristicilor simulatoarelor pentru chirurgia laparoscopică.

Tot în această etapă s-a elaborat o bază de date în care se vor introduce toate cazurile de tumori hepatice operate în Clinica Chirurgie III Cluj-Napoca.

În cadrul activităţilor de diseminare s-a realizat şi pagina web a proiectului (www.granturi.umfcluj.ro/hepsim) care conţine o scurtă descriere, obiective, rezultate estimate, linkuri către parteneri.

Rezultate etapă

În cele 4,5 luni de activitate aferente acestei etape echipa interdiciplinară din cadrul UMF, UTCN şi ICIA a desfăşurat o puternică activitate de cercetare şi publicistică concretizată prin mai multe rezultate:

studiul şi analiza tendinţelor în chirurgia laparoscopică hepatică identificarea caracteristicilor mediului real chirurgical studiul şi analiza simulatoarelor cu aplicaţii în chirurgia laparoscopică identificarea caracteristicilor simulatoarelor pentru chirurgia laparoscopică

7

elaborarea unei baze de date elaborarea unei pagini web. diseminarea rezultatelor obtinute prin comunicari si articole Prin compararea acestor rezultate cu obiectivele propuse, precum şi cu

obiectivul general al etapei se poate concluziona că obiectivele acestei etape au fost îndeplinite cu succes în proporţie de 100%, certificând debutul pozitiv al proiectului şi întărind convingerea capabilităţii echipei de cercetare de atingere a obiectivului global al proiectului.

8

IV. Descrierea stiintifica si tehnica

A1.1 Studii si analize privind noile tendinte in chirurgia laparoscopica hepatica: avantaje, dezavantaje, limitari

1. Caracteristicile mediului real chirurgical

Chirurgia laparoscopică hepatică presupune confluenţa a două supraspecializări: chirurgia laparoscopică şi chirurgia hepatică. Cu alte cuvinte, un chirurg care efectuează intervenţii chirurgicale asupra ficatului pe cale laparoscopică trebuie să aibă experienţă atât în chirurgia laparoscopică cât şi în chirurgia hepatică pe cale deschisă. De asemenea, el trebuie să cunoască foarte bine anatomia ficatului.

1.1 Anatomia ficatului

Anatomia morfologică a ficatului Ficatul este cel mai voluminos organ parenchimatos intraabdominal, având o

greutate ce variază între 1200-1500g. Situaţia anatomică este toraco-abdominală, în loja hepatică, ce ocupă toată regiunea subdiafragmatică dreaptă pe care o debordează mult în stânga liniei mediane. Proiecţia organului va cuprinde în întregime hipocondrul drept, extinzându-se prin porţiunea cranială a epigastrului până în hipocondrul stâng.

Suprafaţa organului este netedă, culoarea roşie-brună, consistenţa moderat elastică. Ficatul este conţinut într-o capsulă conjunctivă – capsula lui Glisson, care trimite prelungiri în interiorul parenchimului – tecile glissoniene, care înconjoară pediculii vasculo-bilio-portali. Ficatul este ataşat de organele învecinate prin formaţiuni ligamentare: ligamentul falciform, ligamentul rotund, ligamentul coronar drept şi stâng, ligamentele triunghiulare drept şi stâng, ligamentul freno-hepatic, micul epiploon. Ligamentul falciform, situat pe faţa diafragmatică a ficatului, împarte ficatul în lobul drept şi lobul stâng. Faţa viscerală a ficatului este parcursă de trei şanţuri care descriu litera H şi care împart faţa inferioară a ficatului în patru zone distincte: lobul drept, lobul pătrat, lobul caudat şi lobul stâng. Delimitarea funcţională între ficatul drept şi cel stâng nu este cea clasică, corespunzătoare ligamentului falciform, ci este realizată de o linie virtuală ce uneşte marginea stângă a venei cave inferioare suprahepatice cu patul veziculei biliare, denumită linia lui Cantlie sau cavo-veziculară.

Anatomia funcţională a ficatului Anatomia funcţională a ficatului se bazează pe distribuţia pediculilor portali şi a

venelor suprahepatice. Segmentaţia hepatică descrisă de Couinaud cuprinde 8

9

segmente care reprezintă teritorii de parenchim cu pediculi vasculari şi biliari perfect individualizaţi. Limita de demarcaţie între ficatul drept şi cel stâng este reprezentat de scizura portală principală care conţine vena suprahepatică mijlocie.

Ficatul drept este împărţit în două sectoare de scizura portală dreaptă ce conţine vena suprahepatică dreaptă. Fiecare sector se împarte la rândul lui în două segmente: sectorul paramedian drept cu segmentul V anterior şi segmentul VIII posterior, iar sectorul lateral drept cu segmentul VI anterior şi segmentul VII posterior. Ficatul drept este irigat de vena portă dreaptă care după un scurt traiect se divide în pediculul paramedian drept, cu o ramură anterioară pentru segmentul V şi una posterioară destinată segmentului VIII, şi pediculul lateral drept, cu o ramură anterioară pentru segmentul VI şi una posterioară pentru segmentul VII.

Ficatul stâng este de asemenea împărţit în două sectoare de scizura portală stângă ce conţine vena suprahepatică stângă. Sectorul paramedian stâng este împărţit de fisura ombilicală în două segmente: segmentul III şi segmentul IV, a cărui parte anterioară este reprezentată de lobul pătrat. Sectorul lateral stâng este format în mod unic de segmentul II. Ficatul stâng este irigat de vena portă stângă care are un traiect mai lung decât cea dreaptă, după care se divide în pediculul lateral stâng, care irigă segmentul II, şi pediculul paramedian stâng care conţine recesul lui Rex şi dă ramuri pentru segmentele III şi IV.

Sectorul dorsal reprezentat de lobul caudat sau lobul lui Spiegel constituie segmentul I, care din punct de vedere funcţional este considerat un segment autonom deoarece are o vascularizaţie independentă de cele trei vene suprahepatice. Primeşte ramuri portale atât din vena portă dreaptă cât şi din cea stângă, iar venele sale se varsă direct în vena cavă inferioară. Această autonomie a lobului Spiegel a fost observată în hipertrofia sa compensatoare din sindromul Budd-Chiari datorat obstrucţiei celor trei vene suprahepatice.

Vascularizaţia hepatică Din punct de vedere circulator, ficatul este un organ port interpus între două

sisteme venoase, sistemul port şi sistemul cav, legătura făcându-se prin intermediul venelor suprahepatice.

Circulaţia hepatică aferentă este asigurată de artera hepatică şi vena portă. Vena portă largă de 14 mm şi lungă de 8 cm abordează ficatul la nivelul hilului,

fiind elementul anatomic situat cel mai posterior la nivelul pediculului hepatic. În hil se bifurcă, dând cele două trunchiuri drept şi stâng, care irigă fiecare ficat corespunzător. Distribuţia intrahepatică respectă segmentaţia ficatului, constituind împreună cu canalul biliar şi ramura arterială corespunzătoare pediculul glissonian, deoarece prelungirile capsulei Glisson învelesc elementele vasculo-biliare ce pătrund şi ies din ficat la nivelul hilului. Vascularizaţia portală este de tip terminal, întreruperea fluxului duce la ischemia teritoriului de distribuţie care devine de culoare albastru-închis.

Artera hepatică contribuie la irigaţia hepatică în proporţie de 20%. Are originea din trunchiul celiac, care în segmentul său iniţial constituie artera hepatică comună care dă naştere arterei gastroduodenale, apoi se continuă cu artera hepatică proprie situată în grosimea ligamentului hepatoduodenal, în stânga căii biliare principale şi anterior faţă de vena portă, după care se bifurcă la nivelul hilului în cele două ramuri principale, dreaptă şi stângă.

Circulaţia hepatică eferentă este reprezentată de sistemul venelor suprahepatice în număr de trei care se varsă în vena cavă inferioară: vena suprahepatică dreaptă, mijlocie şi stângă, ultimele două frecvent printr-un trunchi comun. Fisura ombilicală

10

separă ficatul în lobul drept, care este teritoriul venelor suprahepatice dreaptă şi mijlocie, şi lobul stâng care reprezintă teritoriul venei suprahepatice stângi. Sectorul dorsal are un drenaj eferent reprezentat de patru vene caudate care se varsă direct în porţiunea retrohepatică a venei cave inferioare.

Microstructura funcţională hepatică Unitatea morfologică microstructurală hepatică este lobulul hepatic care este

constituit din cordoane hepatocitare radiare separate de o reţea de capilare care converg dinspre spaţiile porte periferice spre vena centrolobulară. Spaţiul port cuprinde triada reprezentată de un canalicul biliar, o ramură a venei porte şi o ramură a arterei hepatice, fiind prezente şi câteva spaţii limfatice. Din spaţiul port se desfăşoară reţeaua de capilare sinusoide care înconjoară traveele hepatocitare. Vasele sunt larg deschise, posedând numeroase celule reticuloendoteliale, celulele Kuppfer, care drenează sângele spre vena centrolobulară. Reţeaua capilară este în proporţie de 70% de tip veno-venos (de la vena portă la venele suprahepatice) şi în 30% de tip arterio-venos (de la artera hepatică la venele suprahepatice), particularitate morfologică ce facilitează foarte mult schimburile sanguino-hepatocitare.

1.2. Caracteristicile echipamentului din sala de operaţii laparoscopice

Orice intervenţie chirurgicală laparoscopică începe prin realizarea

pneumoperitoneului. Astfel, prin insuflarea a 3-6 l de CO2, între peretele abdominal şi viscere se creează camera de lucru, spaţiul necesar manevrării instrumentelor. Acest spaţiu constituie caracteristica esenţială a chirurgiei laparoscopice. Ulterior, la nivelul ombilicului se pătrunde cu un trocar de 10 mm diametru, prin care se introduce laparoscopul cuplat la o videocameră miniaturizată. Sub control vizual se introduc celelalte trocare prin care se introduc instrumentele laparoscopice.

Tehnica laparoscopică dispune de un echipament complex, alcătuit din următoarele circuite: circuitul de insuflare al CO2, lanţul imagistic, circuitul de electrochirurgie şi sistemul de spălare-aspirare.

1.2.1. Sistemul de insuflare Sistemul de insuflare este alcătuit din butelia de CO2, insuflator, furtun de

racord şi ac Veress. Butelia de CO2 trebuie să conţină gaz care să dezvolte o presiune de 30-80 atmosfere. Consumul mediu de gaz la o singură operaţie este de 70-80 litri. Insuflatorul este un dispozitiv astfel conceput încât reglează automat fluxul de CO2 pentru a menţine presiunea constantă în cavitatea peritoneală. El poate realiza debite de 6-30l/min. Furtunul siliconat face legătura dintre insuflator şi acul Veress sau un trocar. Acul Veress este un ac special utilizat pentru inducerea pneumoperitoneului. El este alcătuit dintr-un ac cu bizou oblic, având în interior un mecanism autoprotector, un mandren al cărui capăt distal este bont şi depăşeşte vârful acului.

În cazul in care presiunea scade în cursul diverselor manevre sau prin pierderi datorită unor defecte ale garniturilor de etanşeizare, este insuflat gaz până se restabileşte presiunea constantă. În cazul în care presiunea creşte peste limita admisă, prin contracţiile musculaturii abdominale ale pacientului sau prin defecţiuni ale sistemului de insuflare, este activat un semnal sonor şi luminos de avertizare. Pragul presiunii intraabdominale poate fi reglat manual.

11

Fig.1. Sistemul de insuflare

1.2.2. Circuitul de imagine

Circuitul de imagine este format din: laparoscop, videocameră, sursă de lumină, cablu optic, unitatea de control a camerei, monitor. În principiu, circuitul de imagine este un sistem de televiziune miniatural. Laparoscopul este cuplat la o videocameră miniaturală, prin care imaginea organelor abdominale este transpusă pe un monitor TV. Pentru iluminarea cavităţii abdominale, laparoscopul este racordat la o sursă de lumină rece. Reglarea activităţii videocamerei se face prin unitatea de control.

Laparoscopul uzual are diametrul de 10 mm. Lentila-obiectiv situată la capătul distal al laparoscopului transmite imaginea unui sistem complex de prisme şi lentile cilindrice (sistem Hopkins). Dispoziţia acestei lentile poate fi în plan frontal (laparoscopul de 0°) sau angulat (laparoscopul de 30-45°). La capătul proximal al laparoscopului se cuplează videocamera care preia imaginea captată prin sistemul optic. Tot la extremitatea proximală a laparoscopului se racordează cablul optic care face legătura cu sursa de lumină.

Fig.2. Laparoscop

Videocamera poate face corp comun cu laparoscopul, de evitat datorită riscului

infiltrării soluţiei de sterilizare între elementele sistemului optic, sau poate fi detaşabilă de laparoscop, mai durabile pentru că nu sunt supuse sterilizării. Extremitatea distală a videocamerei se cuplează cu laparoscopul, iar cea proximală cu

12

unitatea de control a camerei. Laparoscoapele moderne dispun de o videocameră miniaturizată încorporată la capătul distal, nemaifiind necesar sistemul Hopkins, nici manevrele de focalizare a videocamerei. Imaginea este mărită de 5-15 ori când este preluată din apropiere, dar această mărire scade odată cu îndepărtarea laparoscopului de ţesutul vizualizat, însă odată cu depărtarea scade şi intensitatea iluminării. Sensibilitatea camerei variază între 7-15 lucşi, cifră care reprezintă intensitatea minimă a luminii la care se obţin imagini utilizabile. Imaginea preluată de laparoscop şi proiectată pe monitor este una bidimensională, dar există şi sisteme cu două videocamere care pot prelua imagini tridimensionale. Un dispozitiv computerizat mixează imaginile pe monitor, iar utilizarea unor ochelari speciali permite chirurgului vederea tridimensională.

Sursa de lumină rece o reprezintă un bec de xenon, a cărui activitate durează de la 300 la 1000 ore. De la acesta lumina este preluată de un cablu optic alcătuit din fibre de sticlă, care se racordează la piesa laterală a laparoscopului. Sursa de lumină este conectată şi la unitatea de control a camerei, prin care se realizează ajustarea culorii şi a intensităţii luminii.

Scopul final al circuitului imagistic este proiectarea imaginii organelor abdominale pe monitor. Pentru o bună vizibilitate, monitorul trebuie să aibă o diagonală de 48,3 cm (niciodată sub 33 cm) şi o rezoluţie bună de minimum 450 linii orizontale pe câmp şi să fie montat la nivelul ochiului chirurgului.

1.2.3. Circuitul de electrochirurgie Circuitul de electrochirurgie cuprinde generatorul, electrodul activ, electrodul

pasiv şi întrerupătorul de picior. Circuitul de electrochirurgie poate fi atât monopolar cât şi bipolar. În cazul celui monopolar electrodul pasiv se cuplează într-un contact intim, cu suprafaţă mare, la tegumentul pacientului, iar cel activ este reprezentat de electrocauterul în forma de cârlig sau cuplat la o foarfecă laparoscopică. În cazul circuitului bipolar nu mai este necesară plasarea unui electrod pasiv pe tegumente, închiderea circuitului se face între braţele pensei de electrocoagulare.

Generatorul este prevăzut cu un sistem de reglare a intensităţii coagulării şi secţionării. Frecvenţa curentului generat este de 500 Hz, nivel care nu interferează activitatea electrică a inimii, dar care poate deregla un pacemaker.

La generator este cuplat un cablu de transmisie a cărui extremitate distală se racordează cu instrumente diverse care servesc ca electrod activ: cârlig, pense, foarfeci. Alţi electrozi au extremitatea distală în formă de bilă, ac sau spatulă.

Întrerupătorul de picior este prevăzut cu două pedale: una pentru coagulare, cealaltă pentru tăiere. Prin apăsarea concomitentă a pedalelor se obţine curent mixt.

Întregul instrumentar folosit pentru electrochirurgie trebuie să fie izolat electric pe zonele în contact cu ţesuturile şi trocarele, doar capetele active nefiind izolate. În cursul manevrelor laparoscopice trebuie evitat contactul între capetele active ale instrumentelor de electrochirurgie şi alte instrumente metalice pentru a nu transmite efectele electrocoagulării în alte direcţii necontrolat. La utilizarea electrocauterului în laparoscopie nu se va utiliza o putere mai mare de 25-30 W. Există dispozitive moderne care în locul electrocoagulării utilizează ultrasunete sau laser, scurtând astfel timpul necesar manevrelor chirurgicale.

1.2.4. Circuitul de spălare-aspirare Circuitul de spălare-aspirare este compus din pompa cuplată la două tuburi, unul

pentru admisia soluţiei de spălare, iar celalalt pentru aspiraţia fluidelor din peritoneu. Cele două tuburi se conectează la o canula de aspiraţie de 5 mm diametru, care are un

13

sistem de comandă la capătul proximal şi numeroase orificii laterale la capătul distal, pentru evitarea obstruărilor frecvente în timpul aspiraţiei. Pompa are motorul acţionat electric. Spălarea se realizează cu ser fiziologic încălzit la temperatura corpului. Aspirarea are ca obiectiv îndepărtarea fluidelor, fumului şi cheagurilor de sânge acumulate în câmpul operator. Cu cât aspiraţia este mai puternică şi mai prelungită, cu atât scade pneumoperitoneul şi odată cu el camera de lucru. Realizarea unui echilibru între aspiraţie şi pneumoperitoneu ţine de experienţa chirurgului. La sfârşitul oricărei intervenţii se face un lavaj generos până când aspiratul devine complet clar.

1.3. Caracteristicile instrumentelor laparoscopice

Principiul de bază al concepţiei trocarelor şi instrumentelor laparoscopice este

acela de a menţine o cavitate închisă, etanşă pentru a evita pierderea necontrolată a gazului din cavitatea abdominală.

Instrumentele utilizate în laparoscopie sunt produse atât în varianta de unică folosinţă, din plastic, cât şi în varianta resterilizabilă si reutilizabilă, din metal. O altă caracteristică a lor este multifuncţionalitatea, majoritatea instrumentelor moderne putând fi utilizate în scopuri multiple: pensele şi foarfecele având şi racord electric, iar cârligul-electrod având şi conectare la sistemul de aspiraţie.

1.3.1. Trocare şi canule Instrumentele sunt introduse în cavitatea peritoneală prin intermediul unor

canule prevăzute cu dispozitive speciale de etanşare. Canulele trebuie să menţină deschise căile de acces în cavitatea abdominală, iar pe de altă parte trebuie să menţină presiunea constantă în abdomen, reducând la minim pierderile de gaz. Prin aceste canule trec trocarele care perforează peretele abdominal la inserţia acestora şi care ulterior se îndepărtează. Trocarele au vârful conic sau piramidal.

Canulele cele mai utilizate sunt cele de 5 şi 10 mm diametru şi acestea sunt atât de unică folosinţă din plastic, cât şi reutilizabile din metal. Este recomandabil ca primul trocar, care se introduce prin manevră „oarbă”, să fie de unică folosinţă pentru a reduce riscul lezării viscerelor, iar restul trocarelor care sunt introduse sub control video, pot fi cele metalice.

Când printr-o canulă montată în peretele abdominal este necesară utilizarea unui instrument cu diametru mai mic decât cel al canulei, se folosesc reductoarele. Aceste dispozitive permit micşorarea lumenului canulelor de la 10 la 5 mm sau de la 5 la 3 mm.

14

Fig.3. Canule şi trocare

Pentru cazurile cu risc crescut de lezare a viscerelor la introducerea primului

trocar (ex. pacienţi cu laparotomii anterioare), s-au creat trocare speciale: trocarul Hasson şi trocarul Visiport.

1.3.2. Pensele laparoscopice

În funcţie de manevrele cărora le sunt destinate, pot fi pense de prehensiune, de disecţie sau de extracţie. Pensele de prehensiune sunt utilizate pentru poziţionarea diverselor organe şi sunt prevăzute cu un sistem de cremalieră pentru blocarea pensei. Pensele de disecţie sunt necesare la prepararea elementelor pediculare, iar pensele de extracţie servesc la extragerea diverselor ţesuturilor sau organe. Unele pense au diametrul de 5 mm, altele de 10 mm şi diverse forme şi mărimi: roticulatoare, detaşabile, atraumatice şi traumatice, boante şi ascuţite, drepte şi curbe.

Fig.4. Pense cu diferite capete active

15

1.3.3. Foarfecele

Foarfecele sunt folosite pentru secţionarea aderenţelor nevascularizate şi a diferitelor elemente clipate. Ele pot fi cuplate la sistemul de electrochirurgie. Sunt asemănătoare cu pensele, dar nu au sistemul de cremalieră, iar capătul activ este o foarfecă de diverse forme: curbe şi drepte, tip Metzenbaum, lungi şi scurte, boante şi ascuţite.

Fig.5. Tipuri de foarfece

1.3.4. Alte tipuri de instrumente

Portacele şi acele sunt destinate efectuării suturilor intracorporeale. Portacele pot fi drepte şi curbe, concave şi convexe, iar acele drepte, curbe şi în formă de schiuri.

Pentru ligatura elementelor ductale sau vasculare se utilizează clipurile de titan care sunt montate cu ajutorul aplicatorului de clipuri. Există trei categorii de clipuri: mici (sub 5 mm lungime), medii (8 mm lungime) şi mari (peste 10 mm lungime). Cele mai utilizate sunt cele de dimensiuni medii.

Depărtătoarele în evantai sunt utilizate mai ales pentru îndepărtarea ficatului.

Fig.6. Depărtător în evantai

Coşuleţul de extragere format din material plastic se introduce închis în

abdomen, unde se deschide şi se umple cu diverse structuri: calculi pierduţi în peritoneu, organe sau fragmente de organe.

16

Stapplerele de diverse tipuri servesc pentru ligatura pediculilor mai voluminoşi sau pentru anastomozele digestive.

Fig.7. Stapplere laparoscopice

Coagulatorul cu flacără de Argon sau LigaSure laparoscopic sunt

instrumente speciale care realizează hemostaza.

Fig.8. Instrumente pentru hemostază: LigaSure laparoscopic

Pensele de biopsie sunt de obicei de tip chiuretă, dar talia lor mică nu permite

decât prelevări limitate de ţesut.

1.4. Dispozitivul operator

Amplasarea echipei chirurgicale depinde de tipul intervenţiei. Şcoala nord-

americană (Zucker, Reddick, Olsen) plasează operatorul de partea opusă a organului abordat. Alături de el stă cameramanul, iar vis-à-vis asistentul. La picioarele pacientului se află trusa de instrumente şi asistenta instrumentară, a cărei prezenţă (chiar dacă nu este strict necesară) uşurează mult sarcinile ajutoarelor.

17

Fig.9. Varianta nord-americană a dispozitivului operator

În poziţia franceză, chirurgul se aşează între coapsele pacientului, iar ajutoarele

sunt amplasate de cele două părţi (Ph. Mouret, Testas).

Fig.10. Varianta franceză a dispozitivului operator

2. Aplicaţii ale chirurgiei laparoscopice în patologia hepatică

2.1. Chisturile biliare

În cazul chisturilor biliare solitare, tratamentul laparoscopic constă în rezecţia

domului chistic, iar în maladia polichistică a ficatului este indicată fenestrarea

18

transchistică, operaţie ce constă în suprimarea pereţilor separatori dintre chisturile adiacente.

2.2. Chistul hidatic hepatic

În chisturile hidatice mici, cu diametrul până la 5 cm, calcificate sau nu, situate

la nivelul marginii anterioare a ficatului, este indicată chistectomia ideală, al cărui principal inconvenient îl reprezintă riscul hemoragiei, al biliragiei şi al perforării chistului.

Perichistectomia Lagrot pe cale laparoscopică este considerată operaţia de elecţie. Fezabilă în general, operaţia este grevată de riscul diseminării conţinutului chistic în cavitatea peritoneală, motiv pentru care se iau numeroase măsuri de prevenire a diseminării intraperitoneale:

puncţia printr-un trocar cu presiune negativă, etanş la perichist lavajul zonei hepatodiafragmatice cu Cetrimide 1%, Minociclină cloridă

sau Povidone iodine înconjurarea chistului cu meşe îmbibate în soluţii paraziticide, introduse

prin trocare inactivarea parazitului prin injectarea de ser hiperton 20% în interiorul

chistului puncţia perichistului cu un ac cu diametrul mai mic de 1 mm şi cu bizou

scurt plasarea aspiratorului laparoscopic lângă acul de puncţie folosirea mai multor aspiratoare în momentul evacuării plasarea în vecinătatea chistului a unui săculeţ colector incizia porţiunii superioare a chistului perpendicular pe cupolă, sub

control vizual direct

Fig.11. Poziţionarea trocarelor în chistul hidatic localizat în lobul hepatic drept, respectiv

stâng

19

2.3. Abcesul hepatic

În cazul abcesului hepatic intervenţia chirurgicală poate fi îngreunată de

aderenţele la organele învecinate. Operaţia laparoscopică începe cu eliberarea unei porţiuni cât mai întinse a peretelui abcesului, urmată de puncţionarea şi aspirarea conţinutului abcesului. Se face lavajul cavităţii abcesului cu ser fiziologic până la clarificarea lichidului de spălare, după care se excizează porţiunea proeminentă a abcesului. Intervenţia se încheie cu drenajul cavităţii abcesului.

2.4. Traumatismele hepatice

În traumatismele hepatice laparoscopia are atât rol diagnostic, evitând

laparotomiile inutile, cât şi rol terapeutic în cazul leziunilor hepatice (hematoame, plăgi) de gradul I-III. Însă laparoscopia se poate aplica doar la pacienţii stabili hemodinamic şi doar de către echipe experimentate în chirurgia laparoscopică. Metodele hemostatice laparoscopice utilizate în plăgile hepatice sunt: cateterizarea mono şi bipolară, agenţi hemostatici (trombina, gelfoam, colagen), coagulatorul cu argon, LigaSure, CUSA, laserul NdYAG, sutura laparoscopică.

2.5. Tumorile hepatice

Tratamentul laparoscopic al tumorilor constă în:

rezecţii hepatice pe cale laparoscopică:

Fig.12. Segmentele hepatice abordabile pe cale laparoscopică

ablaţia prin radiofrecvenţă pe cale laparoscopică:

20

Fig.13. Ablaţia prin radiofrecvenţă pe cale laparoscopică

crioablaţia laparoscopică:

Fig.14. Crioablaţia laparoscopică

Începând din 1992, când Gagner a efectuat prima rezecţie hepatică

laparoscopică pentru hiperplazie nodulară focală, rezecţiile hepatice laparoscopice au fost efectuate iniţial pentru tumori benigne (HNF, adenom, hemangiom) şi apoi pentru cele maligne (metastaze hepatice, CHC), şi au fost iniţial atipice, apoi rezecţii reglate, de la segmentectomie până la hepatectomie dreaptă sau stângă. Rezecţiile hepatice pot fi realizate exclusiv pe cale laparoscopică sau pe cale laparoscopică asistată manual (hand-assisted).

Fig.15. Chirurgie hepatică laparoscopică asistată manual

21

Rezecţia hepatică laparoscopică este indicată pentru tumorile localizate în

segmentele II-VI, pe când cele localizate în segmentele I, VII şi VIII să fie rezecate prin tehnica hand-assisted sau în centrele cu foarte mare experienţă în chirurgia laparoscopică şi hepatică.

Extinderea rezecţiilor hepatice laparoscopice a fost posibilă datorită dezvoltării instrumentelor laparoscopice pentru transecţiunea parenchimului, hemostază şi bilistază:

disectorul cu ultrasunete coagulatorul cu Argon:

Fig.16. Coagulatorul cu flacără de Argon

coagulatorul cu microunde

hidrodisecţia cu jetul de apă curenţi de radiofrecvenţă (Habib 4X laparoscopic):

Fig.17. Habib 4X laparoscopic

CUSA LigaSure

22

Fig.18. LigaSure laparoscopic

TissueLink:

Fig.19. TissueLink

stapplere vasculare

Fig.20. Stappler laparoscopic

clipuri.

Ablaţia prin radiofrecvenţă pe cale laparoscopică este indicată în cazul

tumorilor maligne nerezecabile, care nu pot fi abordate pe cale percutană: tumori cu localizare la suprafaţă în vecinătatea unor organe (diafragm, veziculă biliară, colon) sau localizate central, existând riscul de lezare a căilor biliare sau a marilor vase. Este

23

utilizată mai ales în cazul carcinoamelor hepatocelulare cu diametrul sub 5 cm, pe fondul cirozei hepatice Child B şi C. Nu se poate discuta de chirurgie hepatică laparoscopică fără ecografie intraoperatorie.

Fig.21. Sondă ecografică laparoscopică

2.6. Avantajele chirurgiei laparoscopice hepatice

traumatizarea minimă a ţesuturilor spitalizare scurtă reinserţie socio-profesională rapidă necesar de doze mici de antialgice reducerea ratei complicaţiilor la nivelul peretelui abdominal (supuraţii,

eventraţii, evisceraţii) mărirea imaginii de 5-15 ori permite aprecierea unor detalii nesesizate în

cazul chirurgiei deschise scăderea incidenţei aderenţelor postoperatorii prezervarea circulaţiei venoase colaterale şi scăderea incidenţei ascitei şi a

insuficienţei hepatice postoperatorii reducerea pierderilor sanguine.

2.7. Dezavantajele chirurgiei laparoscopice hepatice

imaginea bidimensională absenţa simţului tactil creşterea timpului operator, dar care scade odată cu curba de învăţare creşterea timpului de clampare a pediculului portal.

2.8. Limitele chirurgiei laparoscopice hepatice

limitarea spaţiului de lucru limitarea mişcărilor instrumentelor laparoscopice explorare hepatică limitată imposibilitatea efectuării hemostazei provizorii prin compresiune digitală.

24

Gradul de realizare a obiectivului: analiza studiului prezentat ne permite sa afirmam ca obiectivul A1.1 “tendinte actuale in chirurgia laparoscopica

hepatica” afost atins in totalitate la parametrii estimate conform Planului de realizare

Rezultate obtinute: o studiu aprofundat al noilor tendinte in chirurgia laparoscopica hepatica

cu acent asupra: � caracteristicilor mediului real chirurgical � caracteristicilor echipamentului din sala de operaţii

laparoscopic � caracteristicilor instrumentelor laparoscopice � dispozitivului operator � aplicaţiilor chirurgiei laparoscopice în patologia hepatică � avantajelor chirurgiei laparoscopice hepatice � dezavantajelor chirurgiei laparoscopice hepatice � limitelor chirurgiei laparoscopice hepatice

25

A1.2 Studii si analize privind noile simulatoare de chirurgie laparoscopica si aplicabilitatea in patologia

hepatica

1. Caracteristicile simulatoarelor pentru chirurgia laparoscopică

Chirurgia laparoscopică se distinge printr-o serie de particularităţi care impun

training-ul în formarea chirurgului laparoscopist. În intervenţiile laparoscopice chirurgul nu-şi priveşte mâinile care execută

manevrele operatorii, ci ecranul monitorului, care îi prezintă de fapt efectele propriei activităţi. El trebuie să comande gesturile operatorii privind la deplasarea instrumentelor pe monitor. De asemenea, el nu priveşte organele asupra cărora acţionează, ci doar imaginea acestora pe monitor. Această coordonare ochi-mână nu poate fi deprinsă decât prin antrenamente la simulator.

Pe de altă parte, monitorul redă o imagine bidimensională căreia îi lipseşte relieful şi profunzimea. Absenţa imaginii tridimensionale reprezintă un handicap pentru începători care necesită mult exerciţiu la simulator pentru a depăşi acest inconvenient.

Chirurgul laparoscopist trebuie să se obişnuiască cu instrumentarul complet diferit şi maniera nouă de lucru. El trebuie să înveţe să disece, să coaguleze, să aplice clipuri şi ligaturi, să spele şi să aspire, toate aceste manevre fiind restrânse într-un spaţiu limitat de lucru. În ceea ce priveşte manevrarea instrumentelor, extremitatea distală a acestora se deplasează întotdeauna în sens invers mâinii care le acţionează. Instrumentul laparoscopic desfăşoară mişcări într-un teritoriu de formă conică cu vârful la locul de implantare a trocarului în peretele abdominal. Însuşirea acestor manevre este posibilă după multe ore de exerciţii la simulator.

În plus, chirurgul este privat de senzaţiile tactile, accesul la organe efectuându-se exclusiv prin intermediul instrumentelor laparoscopice.

Mărirea imaginii de 5-15 ori prezintă avantaje (evidenţierea unor detalii nesesizate în cazul chirurgiei deschise), dar şi unele dezavantaje (amplificarea hemoragiei, dificultatea aprecierii unor dimensiuni normale sau patologice).

Acestea sunt câteva dintre dificultăţile cu care se confruntă chirurgul atunci când abordează tehnica laparoscopică, ele constituind tot atâtea argumente pentru necesitatea unui training complet şi complex. Acest training parcurge trei etape:

1. etapa teoretică; 2. etapa exerciţiilor la simulator; 3. etapa experimentală. Rapida dezvoltare a tehnicii laparoscopice necesită implementarea unui

antrenament şi dobândirea unor abilităţi tehnice deosebite. Concepţia şi modelarea unor medii virtuale tridimensionale care să respecte anatomia şi condiţiile intraoperatorii necesită o colaborare strânsă între chirurgi şi ingineri dedicaţi dezvoltării acestor sisteme. Mediul virtual se conectează cu o consolă la care chirurgul manipulează instrumentele simulate virtual în acest mediu. De asemenea

26

unele sisteme combină şi un sistem haptic pentru feedback-ul tactil simulat. Simularea este actualmente o parte integrantă a educaţiei medicale.

În vederea dobândirii unor abilităţi tehnice, au fost create o serie de simulatoare special dedicate chirurgiei laparoscopice (care se pretează foarte bine la virtualizare).

Simulatorul chirurgical este un ansamblu de aparate şi dispozitive care simulează situaţiile posibile într-o activitate chirurgicală, fiind folosit pentru antrenarea şi verificarea reacţiilor operatorilor umani. Simulatoarele laparoscopice

permit crearea unui mediu chirurgical în care medicii chirurgii pot exersa diverse tehnici de lucru în condiţii minim invazive. Conceperea unui simulator chirurgical presupune:

generarea mediului virtual; realizarea interactivităţii în mediul virtual; evaluarea calităţii unei intervenţii chirurgicale virtuale.

Simulator pentru laparoscopie ofera posibilităţi de antrenament atat pentru chirurgii incepatori cat şi pentru cei experimentaţi, de la proceduri de baza in laparoscopie pană la proceduri complexe (chirurgie colorectală, hernie, bypass gastric) in toate domeniile chirurgicale (chirurgie, ginecologie). Sistemul haptic oferă aceleasi senzaţii tactile ca şi in cazul intervenţiilor laparoscopice reale.

Chirurgia pe simulator constituie o etapa premergătoare obligatorie pentru pregătirea in chirurgia generală.

Unul dintre primele dispozitive de simulare pentru instruirea laparoscopică a fost Pelvi-trainer, proiectat de Karl Semm in 1986. The concept original a constat dintr-o cutie transparentă, în care au fost puse organe. In figura de mai jos este prezentat simulatorul Pelvi-trainer.

Fig.1. Simulatorul Pelvi-trainer

1.2 Simulatorul The LaparoscopyVR (LapVRTM

)

Simulatorul chirurgical The LaparoscopyVR (LapVRTM) este un sistem de

simulare a realităţii virtuale, care permite învăţarea şi perfecţionarea aptitudinilor necesare chirurgiei laparoscopice. Sistemul LapVRTM combină software-ul de simulare laparoscopică cu hardware-ul haptic, punând la dispoziţie un aparat complet pentru training-ul în realitatea virtuală.

27

LapVRTM a fost proiectat să ajute chirurgii în însuşirea, întreţinerea, păstrarea şi evaluarea aptitudinilor de mişcare ăi a cunoştinţelor necesare pentru a efectua intervenţii laparoscopice variate. Studii clinice arată că chirurgii începători antrenaţi prin simulare laparoscopică îşi însuşesc aptitudini care îi ajută în operaţiile reale.

Acest simulator este un sistem complet cu module selectate de software, modul de transport ajustabil pe înălţime, monitor care se poate regla, pedală de picior, cameră şi instrumente. Sistemul conţine trei instrumente: două pense cu vârfuri interschimbabile şi un laparoscop de 0°, 30° sau 45°, precum şi tehnologie de redare optică rapidă, necesară pentru monitorizarea cu acurateţe a mişcărilor instrumentelor.

Sistemul LapVRTM permite atât training individual cat şi în echipă şi pune la dispoziţie un modul de tehnici de bază compus din 5 aptitudini de bază, cu creşterea nivelului de dificultate:

navigarea cu camera, utilizarea cârligului electrod, tăierea, cliparea, sutura şi efectuarea nodurilor.

LapVRTM permite simularea adeziolizei, cu secţionarea de aderenţe de grosimi

variate, precum şi manevre asupra intestinului: inspecţia intestinului pentru recunoaşterea leziunilor, inspecţia mezenterului, derularea intestinului cu aprecierea corectă a lungimii lui, folosirea stappler-ului pentru închiderea intestinului.

De asemenea sistemul mai conţine un modul de colecistectomie laparoscopică cu 18 variante de caz, diferite anomalii anatomice şi trei nivele de dificultate, şi unul de obstetrică-ginecologie care permite simularea operaţiilor laparoscopice efectuate pentru sarcina ectopică, ocluzii tubare si afecţiuni ale anexelor.

Simulatorul chirurgical LapVRTM permite evaluarea performanţelor individuale şi pe echipe a utilizatorilor, revederea rezultatelor utilizatorilor, urmărirea timpului consumat într-un training de simulare pentru un utilizator, crearea de cursuri pentru utilizatori, proiectarea propriului program de simulare.

Fig.2. Simulatorul The LaparoscopyVR (LapVR

TM)

28

1.2. Simulatorul LapMentorTM

Simulatorul LapMentorTM este produs de compania Simbionix cu sediul în

Cleveland, S.U.A. Acest simulator poate să simuleze intervenţiile gastrointestinale şi endoscopice, oferind deprinderile de bază pentru a practica procedurile endoscopice pe un manechin.

Simulatorul chirurgical laparoscopic multidisciplinar LapMentorTM oferă oportunităţi de training pentru chirurgi începători sau experimentaţi, de la perfecţionarea aptitudinilor de bază în chirurgia laparoscopică până la efectuarea operaţiilor laparoscopice complete.

Fig.3. Simulatorul LapMentor

TM

LapMentorTM a fost proiectat să îndeplinească necesităţile de training şi practică

ale medicilor şi cele de evaluare şi management ale instructorilor lor. Sistemul se caracterizează prin vizualizarea life-like a anatomiei umane şi percepţia senzaţiilor tactile la utilizarea instrumentelor laparoscopice, care imită realitatea (sistem haptic). Modulele aplicaţiei pun la dispoziţie un mediu relaxant în afara sălii de operaţie care ajută la însuşirea de aptitudini esenţiale într-o varietate de procedee laparoscopice:

modulul de tehnici de bază, modulul de sutură, modulul de colecistectomie laparoscopică, modulul de hernii ventrale, modulul de bypass gastric, modulul ginecologic.

29

Modulul de tehnici de bază a fost proiectat pentru a antrena chirurgii în aptitudinile de bază din procedeele minim invazive: navigarea cu camera de 0° şi 30°, manevrarea instrumentelor, manipularea obiectelor, cliparea şi tăierea.

Fig.4. Modulul de tehnici de bază

Modulul de sutură permite chirurgilor învăţarea tehnicilor de sutură şi

efectuarea nodului intracorporeal, punând la dispoziţie un mediu de pregătire perfect similar practicii real-life. Ţesutul şi firul chirurgical de simulare imită realitatea, permiţând training de sutură întreruptă sau continuă, diferite tipuri de ligaturi şi noduri chirurgicale. Simulatorul dă posibilitatea exersării ca dreptaci sau stângaci. Modulul de sutură permite inserarea acului şi efectuarea suturii în unghiuri diferite, ceea ce va duce la obţinerea eficienţei în tehnicile de sutură avansate.

Fig.5. Modulul de sutură

Modulul de colecistectomie laparoscopică cuprinde pacienţi virtuali

obţinuţi din imagini CT/RMN ale pacienţilor reali, cu multiple variante anatomice, antrenând chirurgii în recunoaşterea variantelor anatomice şi rezolvarea cu succes a complicaţiilor chirurgicale. Cei care se antrenează pot practica colecistectomia virtuală completată cu senzaţii life-like, care mimează percepţiile unei intervenţii laparoscopice reale. Scopul acestui modul este de a dezvolta capacităţile de judecată, de a învăţa interpretarea descoperirilor anatomice şi operatorii, de a-şi însuşi căile de acces alternative ale colecistectomiei laparoscopice şi de a câştiga experienţă în efectuarea diferitelor tehnici.

30

Fig.6. Modulul de colecistectomie

Modulul de hernii ventrale reprezintă prima oportunitate de a pregăti

chirurgi cu aptitudini necesare pentru efectuarea procedeelor laparoscopice de reparaţie herniară şi montarea protezelor de diferite forme şi dimensiuni. Acest modul pune la dispoziţie un mediu virtual complet al manevrelor externe necesare pentru învăţarea şi evaluarea principiilor plasării trocarelor, inserarea şi manevrarea instrumentelor de sutură, specifice procedeelor laparoscopice de reparaţie herniară. Pe parcursul sesiunii de training se face evaluarea aptitudinilor şi a nivelului de îndemânare, prin aprecierea modului în care se utilizează proteza, a siguranţei direcţiei şi a rezolvării complicaţiilor.

Modulul de bypass gastric ajută chirurgii familiarizaţi cu chirurgia laparoscopică în învăţarea, efectuarea şi perfecţionarea etapelor acestui procedeu într-un mediu sigur şi monitorizat. În acest modul se pot efectua elemente de simulare vizuală şi tactilă caracteristice pregătirii pentru intervenţia de bypass gastric: simularea organelor interne şi a fluidelor organismului, manipularea instrumentelor şi interacţiunea instrument-organ, inclusiv secţionarea ţesuturilor şi realizarea anastomozei cu stappler-ul. Utilizatorul este ghidat pas cu pas prin întregul procedeu de bypass gastric: crearea rezervorului gastric, secţionarea jejunului, efectuarea anastomozei gastro-jejunale şi entero-enterale.

Fig.7. Modulul de bypass gastric

Modulul ginecologic antrenează chirurgii în învăţarea diferitelor procedee

laparoscopice practicate în tratamentul sarcinii ectopice, sterilizarea tubară şi afecţiuni anexiale. Modulul este proiectat să ajute chirurgii să-şi dezvolte judecata şi să înveţe cum să interpreteze descoperirile anatomice şi operatorii într-un mediu monitorizat şi sigur.

31

Fig.8. Modulul ginecologic

Filme video ale tuturor intervenţiilor laparoscopice sunt accesibile înainte sau pe

parcursul simulării. Aptitudinile şi cunoştinţele acumulate pe parcursul training-ului virtual determină creşterea experienţei chirurgilor, ceea ce le permite să facă faţă complicaţiilor intraoperatorii, cum ar fi: sângerări de la locul de implantare a trocarelor, rupturi de organe, inundarea cu sânge a cavităţii abdominale.

Sistemul LapMentorTM pune la dispoziţie toate elementele necesare pentru validarea aptitudinilor achiziţionate şi a performanţelor înregistrate. Informaţii detaliate privind manipularea ţesuturilor, manevrarea instrumentelor, timpul şi eficacitatea mişcărilor sunt colectate pe parcursul training-ului pentru a permite evaluarea nivelului de îndemânare. Indicatorii de performanţă sunt înregistraţi într-un fişier şi pot fi vizualizaţi pe simulator. 1.3. Simulatorul LapSim

Povestea Surgical Science începe cu un proiect iniţiat în 1995, de către Anders

Hyltander, care a lucrat ca şi chirurg la Spitalul Universitar din Gothenburg, Suedia. Împreună cu trei ingineri de software a testat ipoteza că simulatoarele ar putea fi dezvoltate şi utilizate pentru îndemanarea chirurgilor novice, înainte de a intra în camera de operaţie. Primul produs, LapSim, a fost introdus pe piaţă în 2001 cu un puternic accent pe utilitatea, aplicabilitatea clinică în educaţie, şi de tehnologie avansată. De atunci, LapSim a avut multe actualizări şi îmbunătăţiri, a fost reconcepută interfaţa grafică şi module, cum ar fi LapSim Cholecystectomy şi LapSim Gyn.

Sesiunile de exerciţii practice pot varia în complexitate grafică precum şi în nivel de dificultate. Cursurile pot fi create cu uşurinţă sau pot fi modificate de către profesor pentru a se potrivi nevoilor specifice ale fiecărui student. Opţiunile de salvare, import şi export ale cursurilor permit profesorilor şi secţiilor instituţiilor modularizarea şi partajarea modulelor de curs.

Modulul de tehnici de bază al Sistemului LapSim permite cursantului să înveţe şi să exerseze un şir de deprinderi de bază care sunt esenţiale oricârui chirurg. Gama de exerciţii cuprinde de la exerciţii de bază gen exerciţii de navigare cu instrumentele specifice şi pană la exerciţii avansate de sutură. Fiecare exerciţiu este modificabil pentru a oferi fiecărui cursant nivelul cerut de dificultate

Sistemul LapSim oferă un mediu virtual foarte asemănător cu cel real la care asociază o serie de simulări extrem de utile pentru practica uzuală. Cu LapSim sistemele de simulare laparoscopică digitală au ajuns la maturitate. Abilităţile dobândite cu ajutorul acestui sistem sunt direct transferabile în sala de operaţie.

32

Programul LapSim utilizează tehnologie 3D avansată pentru a furniza studentului un mediu de lucru virtual realistic. Interfaţa este facil de utilizat, iar sesiunile practice variază în complexitate în funcţie de nivelul ales. Cursurile pot fi modificate de instructor în funcţie de necesităţile specifice. Funcţiile pot fi importate şi exportate pentru a fi transferate între instructori sau instituţii.

Fig.9. Simulatorul LapSim

Modulele standard ale acestui sistem sunt cele pentru tehnici de bază, pentru

sutură şi anastomoze, pentru colecistectomie şi cel dedicat ginecologiei laparoscopice. Modulul de tehnici de bază permite celui care se antrenează să înveţe şi să

practice o gamă largă de tehnici esenţiale oricărui chirurg, tehnici care sunt uşor de învăţat, dar care necesită o perioadă lungă de training pentru perfecţionarea lor. Suturile avansate, coordonarea şi manipularea instrumentelor multiple sunt doar câteva provocări pe care fiecare chirurg trebuie să le înfrunte cu regularitate. Acest modul conţine 11 exerciţii diferite:

1) Navigarea cu camera video Manevrarea camerei este prima tehnică pe care chirurgul laparoscopist trebuie să

o stăpânească, dezvoltându-se astfel simţul iniţial pentru manevrarea instrumentelor laparoscopice.

Fig.10. Navigarea cu camera video

DISPLAY

CONSOLA

UNITATE DE PROCESARE A DATELOR

33

2) Manevrarea instrumentelor Manevrarea a două instrumente în spaţiul tridimensional, ghidat de o imagine

bidimensională, într-o manieră precisă cere multă practică. Acest modul pune la dispoziţie un mediu sigur în care chirurgul poate să înceapă să-şi însuşească această aptitudine.

Fig.11. Manevrarea instrumentelor

3) Coordonarea Coordonarea ambelor mâini este o caracteristică esenţială pentru chirurgul

laparoscopist. În acest exerciţiu o mână manevrează camera, iar cealaltă un instrument.

Fig.12.Coordonarea

4) Manipularea elementelor anatomice

Aici obiectivul este apucarea, întinderea şi mişcarea vaselor de sânge cu ajutorul penselor de prehensiune.

Fig.13. Manipularea elementelor anatomice

34

5) Tăierea În acest modul se învaţă tăierea, utilizând electrocauterul, foarfecele sau pensele

cu ultrasunete. Astfel, se introduce al treilea dispozitiv de manipulare: o pedală de picior utilizată pentru a pune în funcţiune instrumentele de tăiere.

Fig.14. Tăierea

6) Cliparea

Acest modul implică utilizarea instrumentelor multiple: aplicator de clipuri, pense, foarfeci, dispozitiv de aspirare. Această manevră măreşte stresul, greşelile putând cauza hemoragii care cer un răspuns prompt.

Fig.15. Cliparea

7) Ridicarea şi apucarea

Aici exerciţiul de apucare este dus cu un pas în faţă: un element anatomic este ridicat pentru a permite îndepărtarea unui obiect.

Fig.16. Ridicarea şi apucarea

35

8) Sutura

Sutura este cea mai avansată tehnică laparoscopică de bază descrisă.

Fig.17. Sutura

9) Precizie şi viteză

În acest modul tehnicile de bază sunt puse într-un context similar unui joc prevăzut cu nivele de dificultate, scor, bonusuri de timp, etc.

Fig.18. Precizie şi viteză

10) Manipularea intestinului

În acest exerciţiu obiectivul este de a măsura o lungime predeterminată a intestinului. Instrumentarul constă în două pense şi un dispozitiv de aspiraţie cu marcări de 1 cm în lăţime.

Fig.19. Manipularea intestinului

36

11) Disecţia fină Aici chirurgul învaţă cum să îndepărteze în siguranţă ţesuturile din jurul unui

vas. Cu ajutorul unei pense, vasul mare este întins cu grijă, pe măsură ce vasele mai mici sunt coagulate cu cârligul electrocauter.

Fig.20. Disecţie fină

Modulul de sutură şi anastomoze are ca obiectiv învăţarea anastomozei

pas cu pas şi îmbunătăţirea graduată a aptitudinilor prin practicarea separată a diferiţilor paşi. Acest modul este alcătuit din 6 exerciţii:

� pasarea acului � sutura întreruptă � sutura continuă � nodul pătrat � nodul chirurgical � anastomoza T-T

Modulul de colecistectomie simulează timpii operatori ai colecistectomiei laparoscopice. El este divizat în două părţi: în prima parte canalul cistic şi artera cistică sunt clipate şi secţionate, iar în partea a doua colecistul este disecat din patul hepatic.

Fig.21. Colecistectomie – partea I

Fig.22. Colecistectomie – partea II

37

Colecistectomia laparoscopică este un procedeu destul de comun, dar nu lipsit de riscuri. Dacă apar incidente şi accidente intraoperatorii, acestea se pot solda cu complicaţii severe postoperatorii. Astfel, acest modul are ca scop reducerea acestor riscuri, îmbunătăţind aptitudinile într-un mediu simulat sigur.

Modulul de ginecologie pune la dispoziţia ginecologilor simulări realistice pentru patru procedee laparoscopice: ligatura trompei uterine, salpingectomie, salpingotomie şi, cea mai provocatoare dintre ele, sutura peretelui uterin.

Procedeul de ligatură a trompei uterine te învaţă să utilizezi o mână pentru navigarea camerei, iar cealaltă pentru manevrarea unui instrument. Fiecare mână poate fi utilizată pentru orice manevră.

Fig.23. Ligatura trompei uterine

În exerciţiul de simulare a salpingectomiei camera este statică, lăsând ambele

mâini libere pentru utilizarea instrumentelor. Această intervenţie efectuată pentru sarcină ectopică ruptă impune utilizarea instrumentelor hemostatice: pensă bipolară, foarfecă diatermică sau aplicator de clipuri. Operaţia se încheie cu introducerea trompei uterine în sacul endoscopic.

Fig.24. Salpingectomie

Tubotomia este altă variantă a tratamentului sarcinii ectopice în care trompa

uterină este păstrată. Operaţia este mai delicată, necesitând mare atenţie la extragerea sarcinii ectopice din trompa uterină.

Fig.25. Tubotomia

38

Sutura peretelui uterin este cel mai solicitant exerciţiu din modulul de ginecologie, cerând utilizatorului să sutureze peretele uterin folosind două pense, ac şi aţă. Odată ce cele trei fire cerute sunt plasate corect, strânse şi înnodate, exerciţiul se termină automat.

Încorporând un mediu grafic rafinat şi multe instrumente simulate noi, acest modul pune la dispoziţia ginecologilor noi oportunităţi pentru îmbunătăţirea aptitudinilor şi face încă un pas în simularea completă.

Fig.26. Sutura peretelui uterin

O echipă din Statele Unite a dezvoltat un sistem virtual pentru învăţarea

utilizării aparatului EndoStitch pentru sutura şi efectuarea nodurilor pe cale laparoscopică şi care include pe lângă mediul virtual şi consola de lucru precum şi un feedback haptic. Sistemul urmează să fie testat în mediul clinic.

Ca dispozitive periferice hardware ale simulatorului LapSim, pot fi utilizate una dintre interfeţele produse de firma Immersion Medical, Virtual Laparoscopic Interface (VLI) sau Laparoscopic Surgical Workstation (LSW).

Referitor la formatele stereoscopice, se poate concluziona că pentru a putea fi vizualizată cu echipamente stereo 3D, o prezentare grafică trebuie să fie realizată într-unul dintre formatele stereoscopice cunoscute. Pentru vizualizare trebuie utilizat un echipament care sa recunoască formatul respectiv.

Fig.27. Virtual Laparoscopic Interface (VLI)

39

Fig.28. Laparoscopic Surgical Workstation (LSW)

1.4. Simulatorul chirurgical Kismet

Primul sistem comercial al acestui simulator a fost instalat în Germania la

Spitalul Universitar din Tübingen în anul 1996. Acest simulator a fost creat pentru simularea intervenţiilor chirurgicale laparoscopice.

Fig.29. Simulatorul Kismet

Design-ul simulatorului ţine seama şi de cinematica instrumentelor endoscopice

de manipulare cu patru grade de libertate. În plus, permite extinderea formării interfeţei cu instrumente, cu şase sau mai multe articulaţii cinematice.

Stagiarul chirurg manipulează instrumentele şi camera în mod normal, în cazul acesta mişcările sunt convertite în format digital de date prin intermediul unui PC. Perioada maximă de întârziere a timpului de răspuns este mai mică de 50 ms.

40

Fig.30. Structura simulatorului Kismet

În figura următoare este prezentat unul din instrumentele chirurgicale folosite

pentru simularea intervenţiei.

Fig.31. Instrument chirurgical folosit pentru simularea intervenţiei

Interfaţa graficǎ a utilizatorului este bazată pe software-ul de modelare tridimensională a organelor interne prin procedee de segmentare şi generare a modelului tridimensional de la imaginile efectuate de Computer-ul Tomograf. Imaginea următoare prezintă interfaţa grafică a aplicaţiei de reconstrucţie tridimensională a simulatorului chirurgical.

41

Fig.32. Interfaţa grafică a aplicaţiei

Simulatorul este echipat cu un dispozitiv haptic cu retur de forţă în timpul simulării. Interfaţa hapticǎ Phantom folosită la acest simulator este produsă de SensAble Technologies. Ea detectează interacţiunea dintre instrumentele virtuale coordonate de chirurg şi organele virtuale cu care acesta intră în contact.

Fig.33 Interfaţa haptică PHANTOM

Fig.24. Aplicare de clipuri

42

Fig.35. Electrocoagularea cu cârligul electrod

Fig.36. Secţionarea ţesutului

Fig.37. Prinderea şi manipularea colecistului

Fig.38. Disecţia şi secţionarea vasului

Fig.39. Colecistectomia

43

Fig.40. Simularea intervenţiei ginecologice

Echipamentul hardware

Grafică ���� Silicon Graphics ONYX cu Reality Engine II ���� Procesor - 2 MIPS R4400 200 MHz ���� Memorie principală - 128 MByte

Viteză de renderizare ���� 8-10 frame/secundă

Achiziţia datelor ���� Suportă introducerea formatelor: DICOM 3 şi TIFF

1.5. Simulatorul MIST-VR

Simulatorul MIST-VR a fost creat de către compania Mentice cu sediul la

Goteborg în Suedia. Acest simulator are încorporat un dispozitiv haptic pentru detectarea forţei exercitate de organele cu care intră în contact. Fiecărui ţesut îi este atribuită masă, elasticitate, vâscozitate şi parametrii care determinǎ forma la orice deformaţie. În timpul operaţiei din cauza interacţiunii dintre instrumentele medicale şi organe, acestea au o comportare neliniară fiind necesară analiza cu elemente finite.

Fig.41. Simulatorul MIST-VR

44

Acest sistem cuprinde un cadru care deţine două instrumente laparoscopice legate de la un computer personal. Ecranul afişează mişcările instrumentelor chirurgicale, în timp real.

Chirurgii sunt ghidaţi printr-o serie de douăsprezece exerciţii de complexitate progresivă, care să le permită să dezvolte abilităţile esenţiale pentru practicile clinice. Fiecare sarcină se bazează pe tehnica chirurgicală angajată în colecistectomia laparoscopică, utilizând forme geometrice simple, mai degrabă decât de ţesut pentru a permite chirurgului de a se concentra pe dezvoltarea de abilităţi. În plus, utilizatorul are opţiunea de a alege o anatomie realistă pe bază de mediu şi tactil haptic. Proprietăţi ale organelor încorporate în simulare:

Elasticitatea Vâscozitatea Coeficientul lui Poisson Modulul lui Young Masa

Fig.42. Interfaţa simulatorului MIST-VR

1.6. Concluzii

În concluzie, simulatorul de realitate virtualǎ este un instrument promiţător în

domeniul medical atât în cadrul pregătirii chirurgilor stagiari cât şi pregǎtirii unor operaţii complexe ale chirurgilor experimentaţi. Utilizarea simulatorului este justificată prin următoarele aspecte:

45

posibilitatea de a reproduce un număr mare de situaţii chirurgicale şi conceperea de un număr mare de situaţii imaginare care pot fi simulate virtual

economisire importantă de material sau chiar de resurse umane prin acţionarea într-un mediu virtual

iniţierea, formarea şi perfecţionarea în utilizarea echipamentelor şi a metodelor chirurgicale fără a fi necesar utilizarea efectivă a acestora

monitorizare în timp a utilizării simulatorului şi de a încheia mai multe aspecte care necesită corecturi, îmbunătăţiri sau chiar schimbări fundamentale

recuperarea rapidă a investiţiilor acestor simulatoare virtuale. Un dezavantaj important al acestor simulatoare este preţul foarte ridicat de

cumpărare a unui astfel de simulator. Acest studiu s-a axat pe formarea profesională, de simulare, şi a competenţelor

de evaluare în chirurgie laparoscopică. Scopul acestui studiu a fost de a evalua sistemul de formare a unor simulatoare laparoscopice, care este de valoare în învăţământ pentru chirurgia laparoscopică şi pentru abilităţile de formare a rezidenţilor.

Preţul de achiziţionare şi menţinere al acestor simulatoare laparoscopice fiind ridicat, centrele de pregătire a chirurgilor rezidenţi din România dispunând de un număr destul de redus de simulatoare, se propune iniţierea unei platforme e-learning care să prezinte un sistem nou, integrat de predare, învăţare, evaluare, bazat pe principii educaţionale moderne, pe flexibilitate şi să permită o largă accesibilitate în rândul chirurgilor rezidenţi.

Sistemul propus urmăreşte:

îmbunătăţirea actului operator chirurgical la nivelul ficatului cele mai noi abordări minim invazive în chirurgia hepatică dezvoltarea vocaţională a unor tehnici noi cât şi îmbunătăţirea unor tehnici

existente urmărind îmbunătăţirea radicală a evoluţiei intra- şi postoperatorii a pacienţiilor

creşterea vizibilităţii pe plan internaţional a tinerilor chirurgi români. Iniţierea unui astfel de sistem se bazează pe uzitarea unor modele virtuale

integrate într-un sistem inteligent şi adaptiv de simulare a actului chirurgical. Scopul urmărit în proiect este dezvoltarea unui sistem inovativ virtual pentru

chirurgia laparoscopică hepatică, integrat intr-o platformă de e-learning care va fi structurat pe patru componente:

modelul virtual pentru simularea chirurgicală consola de lucru sistemul haptic platforma de e-learning.

Sistemul va aduce beneficii în următoarele direcţii:

creşterea nivelului de pregătire a personalului medical creşterea vizibilităţii internaţionale a cercetării româneşti propunerea unor colaborări internaţionale impactul pozitiv puternic asupra evoluţiei pacientului.

46

Noutatea şi originalitatea se referă la realizarea sistemului e-learning de chirurgie laparoscopică hepatică - metodă inovativă de vârf care va permite:

accesul facil şi permanent la posibilitatea de training exersarea şi evaluarea pertinentă a performanţelor chirurgului ameliorarea curbei de învăţare evitarea intervenţiilor chirurgicale pe modelele experimentale vii personalizarea sistemului de învăţare în funcţie de nivelul cursantului posibilitatea utilizării repetate generarea mediului virtual cât mai aproape de cel real realizarea consolei de lucru, care va simula pe de o parte rezistenţa

peretelui abdominal la manipularea instrumentelor cât şi interacţiunea cu obiectele aflate în mediul virtual

în afară de realizarea legăturii între comanda chirurgului şi mediul virtual, unitatea centrală va fi capabilă să simuleze diverse evenimente nedorite în timpul operaţiei, care pot testa în plus reacţiile chirurgului într-o situaţie de criză

realizarea sistemuli haptic, acest sistem va fi realizat din două componente pentru fiecare mână a chirurgului

integrarea de algoritmi decizionali de ultimă generaţie cum ar fi algoritmi genetici, reţele neuronale, sisteme decizionale bazate pe logica fuzzy pentru realizarea programelor destinate reproducerii actului chiurgical.

2. Pachete soft pentru reconstrucţia tridimensională a imaginilor

2.1. Introducere

Modelarea computerizată 3D are ca scop realizarea de modele ale corpurilor

reale, prin proiectarea asistată de calculator, modele utilizate ulterior pentru studiu, şi reprezentarea prin imagini realistice, care să dea cât mai fidel proprietăţile modelului. Un domeniu aparte, prezentând o mare importanţă, este cel al aplicaţiilor de simulare şi modelare în domeniul biomedical şi biomecanic, care permit evitarea investigaţiilor invazive şi oferă în acelaşi timp şi soluţii de reconstrucţie a organelor deteriorate. Aplicabilitatea în medicină se bazează pe prelucrarea informaţiilor obţinute prin metode specifice. Aria de utilizare se întinde de la statistica medicală până la prelucrări complexe de imagini ce permit extragerea de informaţii suplimentare de o mare valoare. În domeniul biomecanic, sistemele de prelucrarea automată a imaginilor au pătruns cu un succes deosebit, impunându-se tehnici din ce în ce mai avansate şi mai performante, care îşi aduc aportul în analiza şi diagnosticarea corectă.

Dintre tipurile de investigaţii medicale bazate pe imagistică, ajutate în mod deosebit de tehnica de calcul pot fi menţionate:

exploatările funcţionale scintigrafice ecografia tomografia computerizată radiografia microscopia cantitativă

47

rezonanţa magnetică nucleară. Reprezentarea tridimensională a suprafeţelor anatomice oferă o metodă de

investigare valoroasă. Imagini ale acestor suprafeţe, construite pe baza planelor multiple bidimensionale rezultate prin tomografia computerizată, rezonanţa magnetică, respectiv tomografia computerizată cu emisie de fotoni, ajută medicii să stabilească un diagnostic corect pe baza imaginilor redate de echipamente sub formă 2D. Interpretarea imaginilor medicale bidimensionale necesită cunoştinţe speciale şi experienţa specialiştilor care trebuie să colaboreze şi să comunice interpretările lor medicilor care vor aplica tratamentul. În multe cazuri, există dificultăţi în interpretarea şi imaginarea structurii tridimensionale reale pe baza imaginilor 2D furnizate de echipamentele de investigare imagistică.

2.2. Softul 3D Doctor

Softul 3D Doctor a fost fondat în 1993 în Lexington, Statele Unite ale Americii

şi este dezvoltat pentru reconstrucţia tridimensionalǎ a imaginilor 2D. Este folosit în medicină pentru construcţia tridimensionalǎ a organelor umane. Softul suportǎ imagini alb/negru şi color stocate în diferite formate cum ar fi DICOM, TIFF, GIF, JPEG, PNG, BMP, PGM, MRC, RAW.

În continuare sunt prezentate câteva posibilitǎţi de reconstrucţie 3D a organelor umane din imagini DICOM preluate de la CT Scan.

Tomografia computerizată furnizează imagini ce reprezintă atenuarea radiaţiilor X în ţesuturile vii. Imaginile sunt achiziţionate ca o succesiune de plane paralele care, interpretate împreună, reprezintă o distribuţie tridimensională bazată pe aprecierea densităţii relative a ţesuturilor. Astfel, poate fi investigată structura internă a corpului, indiferent că este urmărit aparatul osos sau ţesuturile moi.

Reconstrucţia tridimensională a unui organ presupune următoarele etape după cum urmează:

Introducerea imaginilor preluate de la CT

Fig.43 Imagini preluate de la CT

După citirea imaginilor, organele se vor delimita în funcţie de culoare prin

segmentare, aceasta putându-se realiza manual sau automat.

48

Segmentarea reprezintă o categorie de tehnici de prelucrare a imaginilor ce permit extragerea din contextul imaginii a unor elemente de interes în scopul analizei ulterioare şi, eventual, al clasificării lor. Extragerea contururilor este o etapă necesară pentru a realiza caracterizarea regiunilor din imagine în vederea identificării obiectelor de interes.

Fig.44. Procedeul de segmentare a regiunilor de interes

După delimitarea zonei de interes se va genera reconstituirea tridimensionalǎ a

organelor. Generarea modelului tridimensional

Fig.45. Reconstructia regiuni hepatice din imaginile preluate de la CT

După generarea modelului tridimensional, acesta se poate exporta în diferite

tipuri de format cum ar fi : STL, DXF, IGES, 3DS, OBJ, VRML, PLY, XYZ sau orice alt format pentru planning medical, simulare sau rapid prototyping. Cerinţe hardware

Sistem de operare: Windows 2000, XP, Vista

Processor: Pentium RAM: Minimum 128 MB este necesar, dar pentru o performanţă mai ridicată

este indicat 512 MB

49

HARD DISK: 50 MB pentru soft şi spaţiu adiţional pentru deţinerea imaginilor

DISPLAY: 16-bit color sau mai performant, suport OpenGL

2.3. Pachetul soft Amira

Pachetul de programe Amira este un soft folosit în medicină pentru

reconstrucţia tridimensinală a organelor umane, analiza acestora cu elemente finite, reconstrucţia ţesuturilor, crearea unor noi componente utilizând limbajul de programare C++, vizualizarea şi analiza datelor în realitatea virtuală.

Amira suportǎ diferite formate de fişiere cum ar fi: DICOM, TIFF, GIF, JPEG, PNG, BMP, PGM, MRC, RAW, SPECT şi altele de la diferite tipuri de microscop sau instalaţie cu ultrasunete. Amira acceptă date de tip imagine de la o gamă largă de surse, cum ar fi CT, MR, PET, SPECT, ultrasunete, optice sau microscopia electronică, şi multe altele.

Fig.46. Interfaţa grafică a softului Amira

În Amira seturile de date, precum şi module sunt considerate a fi de obiecte.

Aceste obiecte sunt reprezentate vizual ca pictograme. Aceste elemente de interfaţă, cunoscut sub numele de "porturi" în Amira şi permit utilizatorilor să interacţioneze cu modulele.

Un obiectiv principal al softului este uşurinţa în utilizare. Flexibilitate şi extensibilitate softului este asigurată de arhitectura modulară a softului care este organizată în module multiple specifice legate şi organizate în diferite pachete.

Amira este scris în limbajul de programare C++ şi necesită doar câteva biblioteci externe standard. Pentru grafică 3D este folosit pentru dezvoltare de aplicaţii TGS Open Inventator toolkit. În prezent Amira rulează în următoarele sisteme de operare: Windows, Linux, IRIX, HP-UX, Solaris in versiunile pe 32 biţi şi

50

64 biţi. O versiune Mac OS X este planificată pentru viitorul apropiat. Capacitatea de a rula pe 64 biţi este un lucru important deoarece permite procesarea foarte mare a seturilor de date. În paragrafele următoare sunt prezentate pe scurt modulele componente ale softului.

Vizualizarea imaginilor Imaginile 3D sunt importante în medicină, biologie, precum şi în multe alte

domenii. Surse de imagini 3D sunt CT sau MRI scanere, dispozitive de ultrasunete, microscop 3D. Principalele caracteristici ale unui imagini 3D este structura uniformă, de exemplu, un volum este aranjat într-o matrice 3D. Modulele softului necesită imagini 3D care să fie aranjate uniform.

Segmentarea imaginilor Prin alinierea automată a imaginilor, segmentarea imaginilor, editarea

suprafeţelor se realizează delimitarea componentelor.

Fig.47. Procesul de segmentare a imaginilor. Generarea modelului tridimensional

Fig.48. Modelul tridimensional generat din imagini

51

Modulul pentru analiză cu elemente finite Opţiunea de analizǎ cu elemente finite oferă metode avansate de generare a

reţelei de elemente finite, şi de extragere a datelor pentru vizualizarea tensiunilor din organe, a solicitărilor termice şi de analiză, de export a suprafeţelor sau a modelului tridimensional discretizat la solver şi post-procesarea datelor.

Fig.49. Discretizarea în elemente finite

Modulul pentru postprocesarea elementelor finite Astfel de simulări sunt, de obicei, efectuate de coduri externe, dar rezultatele

pot fi vizualizate în Amira. Această sarcină este cunoscută ca postprocesarea elementelor finite.

Aceste metode pot fi, de asemenea, aplicate pentru a vizualiza rezultatele de la simulări din biomedicină - de exemplu, simulări de sarcini mecanice în oase sau de energie termică de transport în ţesut - sau de a vizualiza rezultatele de la simulări numerice în inginerie.

Fig.50. Postprocesarea şi analiza datelor

Modulul pentru vizualizarea curgerii Deoarece fluxul curgerii este adesea generat de calcule numerice, acestea pot fi,

de asemenea, considerate ca o formă specială de elemente finite postprocesate.

52

Fig.51. Vizualizarea fluidului din interiorul unui bioreactor. Modulul pentru realitate virtuală

Utilizarea modulul pentru realitate virtuală impune folosirea echipamentelor

virtuale cum sunt: � Monitor 3D � Placă grafică � Emiţător stereo � Ochelari 3D Datele pot fi vizualizate într-un mediu virtual similar cu cel al unei aplicaţii

grafice. Toate modulele şi reţelele poate fi încărcate fără modificări. Acest lucru le permite utilizatorilor pregătirea demonstraţiilor vizuale pentru proiecte ce necesită sisteme de afişare sau VR mari sau medii de pe un PC sau laptop.

Modulul pentru dezvoltare software Versiunea Amira pentru dezvoltare oferă fişierele header şi documentaţia

necesară pentru a obţine noi module de la cele existente. De asemenea, oferă posibilitatea folosirii unui mediu integrat cum ar fi Microsoft Visual Studio.

Modulul pentru vizualizare moleculară Acest modul este folosit în domenii de chimie, biochimie şi biologie

moleculară. Aceasta oferă instrumente de analiză complexă: molecule, traictorie moleculară. Extensia este utilă pentru chimia anorganică şi chimia organică, dar accentul se pune pe baza analizei de biomolecule.

Cerinţe tehnice

� Sistem de operare:

• Windows 32-bit, Windows 64-bit - Windows® 2000/XP/Vista, 32-bit and 64-bit editions

• Mac OS - MacOS® X 10.5 (Leopard) • Linux - Red Hat Enterprise Linux 5.0 for x86_64 or compatible

� Procesor :

• CPU are suport SSE2

• 512 MB RAM

53

� Sistem hardware recomandat

• Procesor - Dual-core CPU cu 2 GHz; Mac OS X Intel CPU este recomandat

• Memory - 2 GB RAM • Palaca grafică - NVIDIA or ATI cu 512 MB video RAM • NVIDIA Quadro FX or an ATI- pentru generarea mediului virtual

2.4. Softul VR RENDER

IRCAD (Institutul de cercetare împotriva cancerului digestiv) s-a format în anul

1994 la Spitalul Universitar din Strasbourg. Pentru vizulalizarea imaginilor DICOM, JPEG şi altele luate de la CT Scan IRCAD foloseşte softul VR RENDER care este un soft gratuit de vizualizare a imaginilor şi reconstrucţie tridimensională a acestora.

Fig.52. Reconstrucţia vascularizaţiei şi a sistemului osos

Fig.53. Diferite cazuri de reconstructie a organismului uman in softul VR RENDER

54

2.5. Pachetul soft pentru reconstrucţie tridimensională Mimics

Mimics este realizat de către Materialise Group, cu sediul la Leuven în Belgia. Este folosit la reconstrucţia tridimensionalǎ a organelor umane cu ajutorul imaginilor luate în urma scanării cu ajutorul CT Scan sau prin alte metode.

Mimics permite, după generarea suprafeţelor 3D a zonei de interes, exportul acesteia în diferite formate CAD (.STEP, .IGES, .STL), analiza cu elemente finite, Rapid Prototyping, simulare.

Fig.54. Generarea tridimensionala a organelor in Mimics

Mimics permite definirea şi procesarea până la 30 de culori de segmentare a

organelor. Mimics dispune de mai multe module printre care:

Scannerul de imagini pentru import

Fig.76. Scanarea la CT

Materialise Group are o experienţǎ de peste 10 ani in importul de diferite tipuri

de imagini provenite de la diferite tipuri de scanner.

Modulul MedCAD Modulul MedCAD este conceput pentru a putea oferi o punte de legătură între

imagistica medicală (CT, MRI ,...) şi proiectarea CAD. Pe baza imaginilor preluate de la CT, obiecte CAD se generează in Mimics.

Procedee chirurgicale de simulare Modulul de simulare oferă un puternic pachet 3D pentru toate tipurile de

aplicaţii de simulare chirurgicale. Sunt disponibile diverse instrumente pentru

55

operaţiile de simulare a intervenţiei chirurgicale. Acest modul antrenează chirurgii rezidenţi pentru diferite operaţii cum ar fi: tăiere, unire, aplicare implant şi altele.

Fig.55. Simularea unui implant cranian

Modulul de export al fisierelor Formatele de export disponibile sunt: STL ASCII, binar STL, DXF, VRML

(utilizate în realitatea virtuală). Analiza cu elemete finite Acest modul permite legătura între imagini şi elemente finite, având rol şi de

optimizare a reţelei discretizate generând un volum discretizat precis, atribuind proprietăţi obiectului.

Fig.56. Analiza cu elemente finite. Discretizarea în elemente finite

56

2.6. Concluzii

Ca avantaje ale utilizării softurilor de reconstrucţie tridimensionalǎ a organelor

putem menţiona următoarele aspecte: permit o vizualizare mai bună a structurii organelor interne; reprezintă o copie fidelă a anatomiei pacientului; oferă informaţii spaţiale adiţionale cu privire la anatomia internă; oferă informaţii detaliate cu privire la localizarea, forma şi dimensiunea

procesului patologic, permiţând stabilirea unei orientări diagnostice mai precise, o planificare detaliată şi o abordare individualizată a fiecărui caz în parte, ducând la o îmbunătăţire semnificativă a rezultatelor terapeutice;

oferă chirurgului cea mai bună cale de a înţelege patologia pacientului, prin faptul că acesta îşi poate folosi atât simţul tactil cat şi pe cel vizual;

permit o informare exactă a pacientului asupra afecţiunii sale făcându-l să înţeleagă necesitatea intervenţiei chirurgicale şi avantajele şi riscurile efectuării ei.

Dintre dezavantajele utilizării modelelor tridimensionale putem menţiona: necesitatea interacţiunii chirurgului sau radiologului cu calculatorul în cursul

etapei de segmentare a datelor. Această interacţiune poate introduce o potenţială sursă de eroare şi determină o creştere a timpului

preţul de cost ridicat al aplicaţiei de reconstrucţie tridimensională.

În urma studiului efectuat cu privire la pachetele soft existente s-a ajuns la concluzia că Pachetul soft Amira îndeplineşte condiţiile necesare pentru creerea sistemului de platformă e-learning pentru că oferă posibilităţi printre care:

reconstrucţia tridimensională a organelor provenite din imaginile CT permite discretizarea organelor în elemente finite şi atribuirea de proprietăţi

organului virtual oferă posibilitatea dezvoltării de aplicaţii virtuale permite vizualizarea interacţiunii dintre obiectele simulate oferă posibilitatea vizualizării în mediu imersiv.

3. Dispozitive haptice cu retur de forţă

3.1. Necesitatea unui feedback tactil in chirurgie

Haptica este recenta dezvoltare a mediilor virtuale, permiţând utilizatorilor să

„atingă” şi să simtă obiectele simulate cu care ei interacţionează. Haptica este ştiinţa atingerii. Cuvântul derivă din grecul haptikos care înseamnă „a fi capabil să vină în contact cu…”. Studiul hapticii a reieşit din dezvoltările din realitatea virtuală. Realitatea virtuală este o formă de interacţiune om-computer (spre deosebire de tastatură, mouse şi monitor), asigurând un mediu virtual care poate fi explorat prin interacţiune directă cu simţurile noastre. Pentru a putea fi posibilă interacţiunea cu un mediu, este necesar feedback-ul. De exemplu, utilizatorul ar trebui să fie capabil să

57

atingă un obiect virtual şi să simtă un răspuns de la acesta. Acest tip de feedback se numeşte feedback haptic.

În cadrul interacţiunii om-computer, feedback haptic se referă atât la simţul tactil cât şi la feedback-ul de forţă. Feedback-ul tactil sau cel de atingere este termenul aplicat senzaţiilor de atingere a pielii. Feedback-ul tactil permite utilizatorilor să simtă obiecte, cum ar fi textura diferitelor suprafeţe, temperatură sau vibraţii. În comparaţie cu acesta, feedback-ul de forţă reproduce forţele direcţionale care pot rezulta din limite solide, greutatea obiectelor virtuale manipulate, complianţa mecanică a unui obiect şi inerţia.

Feedback-ul tactil, ca şi componentă a simulărilor realităţii virtuale, a fost prima dată dezvoltat la MIT. Pentru prima dată în 1990, s-a folosit vocea pentru a produce vibraţii la vârful degetelor unui utilizator care folosea o Dextrous Hand Master Exoskeleton.

Dispozitivele haptice (sau interfeţele haptice) sunt dispozitive mecanice care

intermediază comunicarea dintre utilizator şi computer. Dispozitivele haptice permit utilizatorilor să atingă, să simtă şi să manipuleze obiecte tridimensionale în medii virtuale şi sisteme tele-operate. Cele mai multe dispozitive de interfaţă, cum sunt mouse sau joystick-uri, sunt dispozitive de input, aceasta însemnând că ele urmăresc manipulările fizice ale utilizatorilor, dar nu redau nici un feedback manual. Ca urmare, informaţiile curg într-o singură direcţie, de la periferic la computer. Dispozitivele haptice sunt dispozitive input-output, aceasta însemnând că ele urmăresc manipulările fizice ale utilizatorului (input) şi asigură senzaţii realistice de atingere coordonate cu evenimente pe ecran (output). Exemple de dispozitive haptice cuprind dispozitive de consumatori periferice dotate cu motoare şi senzori speciali (e.g. Joystick cu feedback de forţă) şi dispozitive mai complicate destinate aplicaţiilor industriale, medicale sau ştiinţifice (e.g. PHANTOM).

Fig.57. “Citirea” haptică a suprafeţelor

Vector forţă modificat

Cinematica

directă

Detectarea coliziunii

Mecanism de interacţiune

Mapare a forţei

Cinematica

inversă

End-effector

Baza de date geometrică

Baza de date de

materiale

Poziţia şi orientarea

probei

Date pentru encoder

Comanda momentelor

Vector forţă

Punct de contact

58

Senzaţia texturii este foarte importantă pentru multe aplicaţii de manipulare şi explorare, aşa cum este palparea medicală. Dispozitivele de display tactil stimulează pielea ca să genereze acele senzaţii de contact.

Pielea răspunde la câteva cantităţi fizice distribuite: 1. Vibraţii de frecvenţă înaltă: textura suprafeţei, alunecare şi impact. 2. Forme de dimensiuni reduse sau distribuţie a presiunii. 3. Proprietăţi termice. Una dintre primele realizări de acest fel este sistemul de imagistică pentru orbi

produs de NIST (National Institut for Standards and Technology) denumit „Imaging

System for Blind”. Acest sistem converteşte imagini scanate, elemente de hartă sau alte imagini grafice în „amprente”. Acesta foloseşte o tehnologie grafică tactilă, permiţând unei persoane să simtă o succesiune de imagini pe o suprafaţă reutilizabilă, folosind 3600 de pini care pot fi ridicaţi în orice poziţie.

Fig.58. Dispozitivul haptic „MicroTactus”

Chirurgii folosesc sonde, în general, în timpul intervenţiilor artroscopice minim

invazive ca şi unelte de diagnoză pentru a detecta anomaliile ţesuturilor. Scopul autorilor a fost de a dezvolta o nouă sondă care ar putea să îmbunătăţească senzaţia tactilă în timpul sondării obiectelor. Principiul de bază constă în a determina ce semnale să se detecteze şi amplifice considerând mişcarea sondei şi a interacţiunii cu suprafaţa. Mişcarea depinde de forţele externe aplicate, care pentru o sondă sunt forţele de contact şi forţele cu care utilizatorul manipulează. Aceste forţe combinate reprezintă termenul forţă din dinamica sondei, care în schimb reprezintă dinamica corpului rigid şi structurală. Informaţia tactilă a utilizatorului este derivată în întregime din deformarea ţesuturilor mâinii care ţine sonda, fie că acţiunea este de a apăsa sau a trage peste suprafaţă. Informaţia este foarte dependentă de dinamica sondei cât şi de dimensiunea şi forma vârfului. Totuşi fiecare dintre aceste acţiuni sau combinaţii ale acestora informează utilizatorul asupra proprietăţilor ţesutului. Aşadar, funcţia tactilă a sondei este de a transfera mişcările vârfului în mişcări ale ţesutului la interfaţa acestuia cu mâna.

Pentru îmbunătăţirea simţului tactil, tot ceea ce trebuie simţit sau amplificat este acceleraţia, deoarece cu constante de integrare potrivite, acceleraţia în întregime descrie mişcarea oricărui obiect: detectarea forţei şi/sau a tensiunii nu este necesară. Această analiză sugerează de asemenea că un traducător tactil potrivit este un actuator care poate accelera mânerul. Instrumentul constă dintr-un accelerometru şi un actuator astfel dispuse încât direcţia de simţ să fie perpendiculară pe direcţia de actuare astfel încât să se decupleze inputul de output. Aparatul este denumit „MicroTactus”. Cu acesta, chirurgul sondează suprafeţe ale ţesuturilor, incluzând ligamente, menisc şi cartilaj, pentru a găsi anomalii.

59

Operatorul are posibilitatea să simtă suprafeţele folosind doar lumina, dar dispozitivele nu sunt prea puternice, încât să taie. Bazat pe distanţe măsurate optic, prototipul sintetizează un răspuns haptic printr-un braţ robotic controlat de utilizator când punctul focal al laserului este coincident cu o suprafaţă reală dând operatorului impresia de atingere a ceva solid.

3.2. Dispozitivul haptic cu retur de forţă XITACT IHP

XITACT este produs de firma XITACT IHP din Elveţia cu sediul la Lausanne.

Este un dispozitiv haptic proiectat sa urmărească traiectoria unui instrument chirurgical şi să redea feedback-ul tactil pe tot parcursul intervenţiei chirurgicale. Aceasta integrează tehnologia medicală într-un design compact şi funcţional şi îndeplineşte cerinţele cele mai stricte pentru o pregătire medicală la simulatorul chirurgical. Poate simula intervenţii cum ar fi intervenţiile laparoscopice, traheoscopice şi chiar simulări pe cord.

Fig.59. Dispozitivul haptic cu retur de forţă XITACT IHP

Trusa de instrumente chirurgicale poate să fie inseratǎ şi retrasǎ funcţionând ca

şi în realitate.

Caracteristici

• Conectare în USB 2.0 • Utilizarea mai multor instrumente cu caracteristici chirurgicale

• Folosirea a patru instrumente simultan • Disponibil independent, o soluţie pentru programatorii software

Date tehnice ale dispozitivului.

• Înclinare: 10-90 grade • Deviaţie: 50-50 grade • Rotaţie: nelimitatǎ • Sursa de alimentare: 24 V DC/ 2.5A

60

3.3. Dispozitivul haptic cu retur de forţă Laparoscopic Surgical

Workstation (LSW)

Laparoscopic Surgical Workstation este produs de compania Immersion

Corporation fondată în 1993, U.S.A., care are ca preocupare dezvoltarea de tehnologii hardware şi software care permit utilizatorului percepţia tactilă.

Laparoscopic Surgical Workstation constă din două instrumente laparoscopice interschimbabile cu mânere. Fiecare instrument are patru grade de libertate şi este prevăzut cu dispozitiv haptic, adică poate să transmită la distanţă interacţiuni mecanice cu utilizatorul de la distanţă, similare cu cele reale, aflate în altă locaţie. Sistemul cu posibilităţi force-feedback, foarte important în telemedicină a fost folosit pentru a simula operaţii ale urechii medii: implanturi, operaţii pentru tumori şi alte tratamente, fiind unic prin permanenta vizualizare stereoscopică tridimensională cu ajutorul ochelarilor 3D.

Fig.60. Interfaţa laparoscopică virtuală produsă de Immersion Corporation

Caracteristici tehnice a interfeţei laparoscopice produsă de Immersion Corporation

Tensiune de alimentare: 110-240 V Zona de aşezare a picioarelor: 300mm x 340mm

Configuraţia cuprinde:

• Componentele hardware a staţiei chirurgicale • Software de dezvoltare • Carduri interfaţă PCI • Cabluri de alimentare si comunicare

Rang Vârf/Continuitate Rezoluţia

senzorului Cursă activă 170 mm 19.0 N/11.0 N .008 mm

Pasul 100° 0.85 Nm/0.47 Nm 0.01° Abaterea 100° 0.85 Nm/0.47 Nm 0.01°

Rotirea instrumentului 180° 0.07 Nm/0.04 Nm 0.03° Tipul virtual de rotaţie Continuu N/A 0.7°

Mâner griper 20° 0.32 Nm/0.15 Nm 0.04°

61

Accesorii opţionale:

• Pedală digitală • Cameră • Mânere

Cerinţe tehnice SDK suportă Windows NT şi Windows 2000. Staţia se conectează la computer

prin intermediul unei cartele de interfaţă PCI. Exemple demonstrative şi programele sunt incluse.

Dispozitivul laparoscopic chirurgical Virtual Laparoscopic Interface Acest sistem este produs de compania Immersion Corporation, şi este un

sistem fară retur de forţă. În continuare sunt prezentate caracteristicile acestui sistem laparoscopic.

Fig.61. Interfaţa laparoscopică virtualǎ produsă de Immersion Virtual Laparoscopic

Interface

Cerinţe tehnice hardware pentru Interfaţa laparoscopică virtuală produsă de Immersion Virtual Laparoscopic Interface:

Computer

• Processor Dual PIII 500, 128 MB RAM, 20 GB HD • Placa grafică: NVIDIA GeForce 2, 3 or 4 • Sistem de operare: Windows 2000 • Processor Single PIII 1GHz, 128 MB RAM, 20 GB HD • Placa grafică: NVIDIA GeForce 2, 3 or 4 • Sistem de operare: Windows 2000 • Dell Inspiron 8100 Laptop • Placa grafică: NVIDIA GeForce2Go/GeForce4Go 32 MB • Sistem de operare: Windows 2000

62

3.4. Dispozitivul haptic PHANTOM PREMIUM cu şase grade de

libertate

Linia de produse haptice PHANTOM de la SensAble Technologies USA a fost

fondată în 1993, este dedicată în întregime "atingerii" şi manipulării obiectelor virtuale. Astfel, folosind produse de tipul PHANTOM, putem efectiv sǎ interacţionăm cu realitatea virtuală prin atingerea, modificarea sau manipularea obiectelor virtuale. Acest lucru este posibil datorită tehnologiei force-feedback, aplicată cu succes la aceste dispozitive.

Fig.62. Dispozitivul haptic cu retur de forta PHANTOM PREMIUM cu şase grade de

libertate

PHANTOM PREMIUM 6DOF permite utilizatorilor să exploreze zonele aplicaţiei folosite, care necesitǎ retur de forţǎ cu 6 grade de libertate. Exemplele ar fi asamblarea virtuală de mecanisme, realizarea de prototipuri, teleoperaţiuni şi modelarea molecularǎ. Prin simularea torsiunii combinată cu efecte de force feedback este posibil să simţi forţele de coliziune şi reacţiune precum şi cele de răsucire a unei componente dintr-un sistem mecanic virtual sau unul real în cazul unui braţ de robot comandat de la distanţă.

PHANTOM PREMIUM 6DOF oferă retur de forţă în 3 grade de libertate în mişcare de translaţie şi retur de forţă de torsiune în 3 grade de rotaţie.

3.5. Dispozitivul haptic Delta cu şase grade de libertate

Acest dispozitiv haptic este produs de compania Force Dimension cu sediul în

Elveţia şi oferă 6 grade de libertate, trei translaţii şi trei rotaţii şi a fost conceput pentru a transmite o gamă largă de forţe şi momente pe un spaţiu mare de lucru, spre deosebire de alte structuri haptice, care au capacitatea limitată sau spaţii mai mici de lucru. Mecanismul paralel pe care sunt montaţi actuatorii oferă o rigiditate mare şi momente de inerţie foarte mici. Delta 6 DOF permite detectarea returului de forţǎ în cele trei translaţii şi rotaţii. Aceste caracteristici fac dispozitivul haptic Delta unul din cele mai bune instrumente disponibile haptice de azi.

63

Fig.63. Dispozitiv haptic Delta cu şase grade de libertate

Caracteristici ale dispozitivului Delta cu şase grade de libertate:

3.6. Dispozitivul haptic cu retur de forţǎ Delta cu trei grade de

libertate

Dispozitivul haptic cu retur de forţă Delta cu trei grade de libertate este un

aparat extrem de versatil şi adaptabil. Este o soluţie proiectată pentru aplicaţii care necesită forţe puternice şi un volum mare de lucru. Cu un efector interschimbabil şi cu un design modular este un instrument ideal pentru cercetare şi dezvoltare.

Acesta oferă trei grade de libertate active în translaţie, şi a fost conceput pentru a arăta comportamentul tactil de înaltă calitate, dezvoltat. Datorită concepţiei mecanismului paralel, aparatul poate transmite o gamă largă de forţe, pe o suprafaţă mare de lucru. Aceste caracteristici fac din Delta 3-DOF unul din cele mai bune instrumente haptice disponibile astăzi.

Forţa maximǎ max.20.0 N Momentul de torsiune maxim max.20.0 N Rezoluţia 0.03 mm Rigiditatea 15.0 N/mm Viteza de monitorizare onboard • Frâne electromagnetice • Procesor onboard •

64

Fig.64. Dispozitiv haptic Delta cu trei grade de libertate

Caracteristici ale dispozitivului Delta cu trei grade de libertate:

Delta 3-DOF poate fi, de asemenea, actualizat cu modelul Delta 6-DOF.

3.7. Dispozitivul haptic Novint Falcon

Dispozitivul Novint Falcon a fost produs în colaborare cu compania Force

Dimension fiind destinat mai mult jocurilor pe calculator. Dispozitivul haptic Novint Falcon este primul dispozitiv “low cost” disponibil pe piaţă. Novint Falcon 3DOF este folosit în industria jocurilor şi în cercetări ale cadrelor universitare. Utilizarea acestui dispozitiv pentru cercetare, formare, educaţie şi combinare cu softul de dezvoltare de la Sense Graphics este o soluţie care include tot ce este necesar pentru începerea unei cercetări in domeniu.

Novint Falcon este un controller care permite feedback-ul de forţă tridimensional, se pot face mişcări stânga-dreapta, înainte-înapoi, asemenea unui mouse, dar de asemenea şi sus-jos. Cu ajutorul său se poate „simţi” textura, forma, greutatea, dimensiunea şi dinamica, motoarele primind informaţii de 1000 de ori pe minut. Dispozitivul de prindere poate avea multe forme, incluzând o funcţie de deconectare rapidă care permite utilizatorilor să schimbe mânerele în funcţie de activităţi specifice sau jocuri diferite.

Atunci când cursorul 3D atinge un obiect virtual, calculatorul înregistrează contactul cu acel obiect şi modifică curentul în motoarele dispozitivului pentru a crea o forţă corespunzătoare în mânerul dispozitivului, acolo unde utilizatorul „simte”. Computerul actualizează poziţia dispozitivului la o rată de 1kHz, asigurând un simţ foarte realist al atingerii. Cele trei motoare sunt conectate la trei braţe care extind dispozitivul, braţe la care este conectat dispozitivul de manipulare. Atunci când

Forţa maximă continuă max.20.0 N Momentul de torsiune maxim max.20.0 N Rezoluţia 0.03 mm Rigiditatea 15.0 N/mm Viteza de monitorizare onboard • Frâne electromagnetice • Procesor onboard •

65

cursorul întâlneşte o suprafaţă virtuală, dispozitivul reacţionează şi împinge pe direcţie perpendiculară pe suprafaţa de apăsare cu o forţă egală cu cea cu care acţionează utilizatorul.

Ca şi Omega.7 şi Novint Falcon dispune de posibilităţi de programare, având un SDK care va fi lansat în cursul anului 2009.

Caracteristici

• Trei grade de libertate • Volumul de lucru: aproximativ 100x100x100 mm • Forţa capabilă: aproximativ 9 N • Rezoluţie: 400 dpi • Interfaţă de comunicare: USB • Dimensiune: aproximativ 230x230x230 mm • Putere: 30 W, 100V-240V, 50 Hz-60 Hz

Fig.65. Dispozitivul Novint Falcon. Controler-ul dispoitivului haptic

3.8. Dispozitivul haptic Omega.7

Compania Force Dimension dezvoltă cu succes de peste zece ani dispozitive

haptice adaptate mâinii umane, plasându-se în topul companiilor de profil. Datorită preciziei deosebite, sistemele produse de această companie se folosesc atât pentru operarea roboţilor industriali cât şi a celor folosiţi în medicină, permiţând operatorului uman să comande cu uşurintă şi în siguranţă sisteme complexe. Produsele cele mai cunoscute sunt cele din familia delta şi omega, ultimele fiind descrise mai departe.

66

Dispozitivul Omega.7 este probabil cel mai avansat din lume la ora actuală, fiind în primul rând extrem de versatil. End-effectorul său acoperă întreaga arie de mişcare a mâinii umane şi este compatibil cu o teleoperare bi-manuală. Confortul asigurat utilizatorului cât şi precizia sunt mult îmbunătăţite datorită compensării gravitaţionale complete cât şi a calibrării foarte bune. Poate fi folosit cu succes în domeniile şi activităţile unde precizia şi siguranţa sunt importante. Dispozitivul Omega.7 poate fi folosit în domenii multiple, cum ar fi:

� Robotică medicală şi spaţială; � Micro şi nano manipulatoare; � Consolă de teleoperaţie; � Simulări virtuale; � Sisteme de training; � Cercetare.

Componentele dispozitivului Omega.7: 1.placă de bază; 2.unitatea de control; 3.braţe; 4.end-effector; 5.buton de forţă; 6.pol de calibrare; 7.punct de calibrare; 8.LED pentru status; 9.LED pentru forţă; 10.buton programabil; 11.comutator; 12.conector de putere; 13.conector USB; 14.buton pentru strângere.

Caracteristicile cele mai importante care fac din dispozitivul Omega.7 una dintre cele mai dezirabile soluţii pentru aplicaţiile unde simţul tactil este important sunt enumerate mai jos:

Fig.66. Componentele dispozitivului haptic Omega.7

67

� Prindere activă – al patrulea grad de libertate al dispozitivului haptic este un mecanism de prindere.

� Percepţia rotaţiei – extensia de percepţie a rotaţiei a dispozitivului este integral compensată din punct de vedere gravitaţional şi proiectată pentru a evita interferenţe ale momentelor parazite generate de forţele de translaţie.

� Calitate – Omega.7 este un dispozitiv proiectat pentru a fi folosit acolo unde este necesară performanţa, motiv pentru care pentru componentele critice nu sunt folosite materiale din plastic.

� Precizia – un senzor dedicat asigură o calibrare bună o singură dată. � Rigiditatea – datorită structurii cinematice paralele, dispozitivul oferă o

rigiditate crescută, specifică structurilor cu lanţ cinematic închis, permiţând o apropiere mai mare de realitate.

� Confort – toate structurile omega asigură un confort maxim utilizatorilor, reducând la maxim oboseala utilizatorului.

� Siguranţă – un procesor monitorizează viteza în timp real şi activează dispozitivul de protecţie electromagnetică dacă există probleme la computerul gazdă.

� Uşurinţă în utilizare – pentru omega.7 a fost dezvoltat softul dedicat Force

Dimension SDK care asigură o modalitate simplă, flexibilă şi foarte puternică de a dezvolta aplicaţii haptice.

Aşadar, având o rezoluţie bună, dimensiuni reduse, fiind uşor de utilizat şi

având opţiunea de a fi folosit pe mâna dreaptă sau stângă, Omega.7 se recomandă a fi una dintre cele mai bune soluţii pentru conducerea haptică a roboţilor pentru chirurgie. Cel mai mare dezavantaj pare a fi preţul ridicat în cazul dezvoltării unei soluţii low-cost.

a) dispozitivul în detaliu b) „mâna dreapta – mâna stângă”

Fig.67. Dispozitivul haptic Omega.7

68

4. Dispozitive de vizualizare virtuală

Realitatea Virtuală (Virtual Reality) se referă la un sistem de concepte, metode şi tehnici care se utilizează la elaborarea şi construirea de produse software în scopul utilizării lor prin intermediul unor sisteme de calcul moderne (calculatoare şi echipamente specializate). Acestea oferă modalitatea prin care calculatorul şi echipamentele specializate modifică modul în care omul percepe realitatea din mediul natural, prin simularea sau modelarea unei alte realităţi.

În ultimii ani, dezvoltarea explozivă a tehnologiei microprocesoarelor a produs pe piaţa de calculatoare maşini din ce în ce mai puternice. Aceste maşini sunt echipate cu plăci grafice mai rapide şi mai performante, la un preţ din ce în ce mai scăzut, devenind astfel posibil, chiar şi pentru un utilizator ocazional, să utilizeze produse software ale graficii pe calculator (Computer Graphics). Fascinaţia unei noi realităţi începe, deseori, cu jocurile pe calculator şi creşte la nesfârşit. Ea permite să privim lumea înconjurătoare într-o altă dimensiune şi să experimentăm lucruri care, altfel, nu ne-ar fi accesibile în viaţa reală, sau care nici măcar nu s-au creat încă. Mai mult, lumea graficii 3D nu are nici frontiere şi nici constrângeri şi poate fi creată şi manipulată de orice utilizator după dorinţă. Nu este lipsit de interes să ne găndim pentru o clipă asupra faptului că această lume, este înzestrată cu o a patra dimensiune, aceea a imaginaţiei noastre. Dar, indiferent de stadiul de dezvoltare atins, acesta nu este suficient, utilizatorii dorind tot mai mult. Ei doresc să păşească în această lume şi să interacţioneze cu ea, în loc să privească doar o imagine pe monitor. Această tehnologie, din ce în ce mai populară şi modernă, se numeşte Realitate Virtuală (Virtual Reality).

Noile echipamente VR încearcă să reproducă funcţional comportamentul normal al omului într-o altfel de realitate: realitatea virtuală. Aceste echipamente sunt:

ochelari 3D, căşti VR (HMD-Head Mounted Display), monitoare 3D; mănuşi VR, volane, gamepad-uri (toate cu “force feedback”, adică sunt

capabile să comunice bidirecţional cu mediul virtual); trackere (acestea urmăresc mişcările corpului uman).

Aplicaţiile cele mai importante ale realităţii virtuale sunt considerate următoarele:

modelare, simulare şi vizualizare în domeniul ştiinţific, prin care se obţin imaginea şi studiul diferitelor modele sau fenomene inaccesibile observaţiei directe (fluxuri de informaţii, structuri atomice, sisteme meteorogice, sisteme cosmice etc.); utilizarea rezultatelor în software educaţional;

experimente şi simulări în domeniul medicinei, pentru învăţarea diferitelor proceduri fără riscul vieţii pacientului (de exemplu, în chirurgie);

sisteme de simulare (simulatoare) pentru antrenamentul piloţilor, astronauţilor, şoferilor etc., prin care se pot exersa manevre dificile, fără a fi în pericol viaţa participantului sau securitatea cabinei de vehicul (avion, elicopter, maşină, tren, navă maritimă, navă spaţiala etc.);

proiectare asistată de calculator (CAD) în diferite domenii (construcţii, arhitectură etc.), prin care proiectantul are posibilitatea să vadă rezultatele proiectului sub forma imaginii acestuia în timp real, să observe detaliile, să studieze respectarea diverselor criterii, să ia decizii de modificare a parametrilor înainte de construirea prototipului;

realizarea de jocuri distractive pe calculator şi filme de animaţie.

69

Calculatorul este acela care a permis crearea unor “medii virtuale” capabile să reproducă din ce în ce mai fidel realitatea înconjurătoare, atât prin intermediul programelor elaborate de specialişti informaticieni, cât şi prin intermediul echipamentelor şi tehnologiilor VR care i se pot asocia. Mediile virtuale necesită mai multe resurse decât o face un sistem desktop standard. Pentru asigurarea interacţiunii cu utilizatorul sunt necesare dispozitive hardware de input/output suplimentare, împreună cu driverele speciale asociate. Utilizatorul este echipat cu un HMD (Head Mounted Display), tracker şi optional, cu un dispozitiv de manipulare (mouse 3D, mănuşă VR etc). Pe măsură ce utilizatorul efectuează acţiuni de deplasare, rotire a capului, deci schimbări ale punctului de vedere, informaţii care descriu comportamentul acestuia sunt trimise calculatorului prin intermediul dispozitivelor de intrare. Calculatorul procesează informaţia în timp real şi generează un feedback corespunzător, care este trimis utilizatorului prin intermediul ieşirilor.

Caracterul stereoscopic al vederii umane fiind cunoscut demult, dispozitivele prin care se poate vedea normal (adică 3D) au apărut, evoluează şi se vor dezvolta urmărind ca scop final reproducerea sau imitarea vederii umane. În momentul de faţă aproape toate imaginile cotidiene, reproduce pe diferite suporturi (media scrisă şi reprodusă în cărţi, reviste, panouri, pozele de orice natură, imaginile de la televizor sau monitor) sunt constituite din imagini plane (bidimensionale, 2D).

Există echipamente VR care încearcă să reproducă funcţional comportamentul normal al omului într-o realitatea virtuală. Exemple de astfel de echipamente sunt:

• ochelari 3D, căşti VR (HMD-Head Mounted Display), monitoare 3D; • mănuşi VR, volane, gamepad-uri (toate cu “force feedback”, adică capabile să

comunice bidirecţional cu mediul virtual); • trackere (care urmăresc mişcările corpului uman ).

4.1. Ochelarii anaglyph

Un simplu dispozitiv prin care se poate vedea o imagine 3D îl reprezintă

ochelarii anaglyph cu lentile colorate care acţionează ca filter de culoare. Cel mai des întâlniţi şi utilizaţi sunt ochelarii anaglyph cu lentile roşu/albastru sau roşu/cyan. Aceştia se bazează pe ideea separării unei imagini în alte 2 imagini:

• una în care se iau doar nuanţele roşii din imaginea iniţială; • una în care se iau doar nuanţele albastre (cyan) din imaginea iniţială.

Fig.68. Ochelarii anaglyph

70

Imaginile obţinute prin diferitele tehnici pot fi vizualizate pe orice suport clasic şi generate pe dispozitive de afişare (monitoare, televizoare, ecrane de proiecţie, etc).

4.2. Ochelarii 3D (LCD shutterglasses)

Ochelarii 3D se folosesc numai pentru monitoare cu tub catodic (CRT). Efectul

3D al acestor ochelari se realizează prin tehnica denumită “time-sequential multiplexing” care alternează succesiv imaginile pentru ochiul stâng cu cele pentru ochiul drept. Funcţionarea ochelarilor 3D este generată de sincronizarea acestora cu imaginile alternante (50% pentru ochiul stâng şi 50% pentru ochiul drept). Ochelarii au 2 LCD-uri în dreptul fiecărui ochi. Când o imagine pentru ochiul stâng apare pe monitor, LCD-ul pentru ochiul drept blochează vederea ochiului drept şi invers. Când această alternanţă de blocări succesive ale vederii ochiului drept şi apoi a celui stâng se realizează foarte repede şi este sincronizată cu generarea imaginilor corespunzătoare pe monitor, rezultatul este o imagine 3D.

Fig.69. Ochelari 3D

Parametrul fundamental care indică posibilitatea funcţionării optime a ochelarilor 3D este refresh-ul monitorului care trebuie să fie de minimum 100 Hz. Cu cât monitorul permite o rată mai mare de refresh pentru o anumită rezoluţie, cu atât viteza alternării imaginilor pentru cei 2 ochi este mai mare şi funcţionarea ochelarilor 3D este mai bună. Dacă refresh-ul este mai mic de 100 Hz, alternarea blocării LCD-urilor începe să fie sesizabilă (fenomen numit “flicker”), şi apare o “clipire” a ochelarilor care cu cât refresh-ul este mai mic, devine mai deranjantă. Funcţionarea ochelarilor în aceste regimuri (cu refresh-uri de 60 Hz, 75 Hz şi chiar 85 Hz) îi determină pe mulţi să acuze dureri de cap sau ameţeli.

Ochelarii 3D sunt concepuţi să funcţioneze până la rate de refresh de 180 Hz.

Peste 140 Hz, alternarea succesivă a blocării LCD este atât de rapidă încât şi privind la o sursă de lumină foarte puternică (de exemplu la soare) alternarea blocării lentilelor nu mai este sesizabilă. Există mai multe tehnici folosite de aceşti ochelari în funcţie de formatele prin care imaginile corespunzătoare pentru cei 2 ochi sunt dispuse succesiv pe monitor: Page-Flipping, Line-Blanking, Interlacing, Sync-Doubling.

71

4.3. Staţii grafice de simulare virtuală

4.3.1. Staţia SenseGraphics 3D-MIW

SenseGraphics 3D-MIW este primul sistem haptic cu mediu imersiv disponibil pe piaţă. SenseGraphics 3D-MIW este o platformă care permite vizualizarea şi atingerea obiectelor într-un mediu virtual. Platforma este o soluţie totală, care include toate componentele sistemului şi software-ul necesar pentru a construi aplicaţii hapto-vizuale într-un mediu tridimensional.

Fig.70. Sistemul de vizualizare SenseGraphics 3D-MIW

Caracteristici

• Cadru transparent, acoperit cu un strat de oglindă de argint • Dispozitiv haptic cu posibilităţi de perfecţionare a aplicaţiilor • Control adiţional în şase grade de libertate

4.3.2. Staţia SenseGraphics 3D-IW

3D-IW este o staţie de lucru în mediu imersiv pentru uz profesional. 3D-IW este

compatibilă cu o gamă largă de hardware haptice comerciale disponibile. Ochelarii stereografici împreună cu o tehnologie de înaltă performanţă şi un monitor CRT fac o adevărată performanţă de înaltă rezoluţie, o realitate virtuală. Înălţimea, unghiul oglinzii şi poziţia dispozitivului haptic pot fi schimbate pentru a se potrivi cu cerinţele utilizatorului.

Caracteristici • Cadru reglabil, cu oglindă semi-transparentă, filmată cu argint • SensAble Phantom Omni Developers kit • PC cu placă grafică 3D stereo • Monitor CRT 19” cu rezoluţie stereo 1024x768 • O pereche de ochelari stereo 3D

Configurări opţionale

• Control adiţional în şase grade de libertate

72

• Două sau trei configurări haptice • Dispozitive haptice care variază de la Phantom Desktop pentru 1.5 la 6

DOF • Dispozitive haptice care variază de la dispozitive Omega la dispozive

Delta

Fig.71 Sistemul de vizualizare SenseGraphics 3D-IW

4.3.3. Staţia SenseGraphics 3D-LIW

SenseGraphics 3D-LIW este primul dispozitiv “low cost” bazat pe lucrul în mediu imersiv disponibil pe piaţǎ. 3D-LIW oferă un spaţiu de vizualizare de 40”, ideal pentru mişcarea braţelor în mediul imersiv. Dispozitivul este proiectat pentru dispozitivul haptic SensAble Premium 3.0, dar poate fi folosit şi pentru alte dispozitive haptice.

Caracteristici Configuraţia standard a sistemului cuprinde:

• Cadrul cu oglinzi semitransparente de înaltă calitate • Proiector stereo 3D cu rezoluţia 800x600@120 Hz • PC cu grafică stereo 3D • pereche de ochelari 3D stereo şi un emiter grafic stereo

73

Fig.72. Sistemul de vizualizare SenseGraphics 3D-LIW

Configurări opţionale

• Control aditional în şase grade de libertate • Două sau trei configurări haptice • Dispozitive haptice care variază de la Phantom Desktop pentru 3 la 6

DOF • Dispozitive haptice care variază de la dispozitive Omega la dispozive

Delta • Dispozitive haptice MPB • Dispozitive haptice FCS MOOG

5. Software specializat pentru programarea în realitatea virtuală

5.1. Softul Sofa

SOFA este un pachet soft de Open Source, orientat pe simularea în timp real, cu

accent pe simulările medicale. Este folosit în cea mai mare parte în activitatea de cercetare pentru a ajuta la dezvoltarea mai noi algoritmi, dar poate fi, de asemenea, utilizat ca un instrument eficient de prototipuri. Bazat pe o arhitectură avansată software-ului permite:

• Creearea de simulări complexe cu noi algoritmi incluşi în Sofa • Modificarea parametrilor de simulare: comportamentul deformabil,

constrângeri, coliziuni, editarea unui fişier XML • Construirea de modele complexe

74

• Simularea interacţiunii dinamice dintre obiectele care interacţionează, folosind ecuaţii de rezolvare.

SOFA este în prezent dezvoltat de trei echipe: Alcove, Evasion şi Asclepios.

Arhitectura software Sofa se bazează pe mai multe concepte inovatoare, în special, noţiunea de

reprezentare multi-model. În SOFA, cele mai multe componente de simulare – modelele deformabile, coliziunile între modele, instrumente, etc - pot avea mai multe reprezentări, legate împreună printr-un mecanism de mapare. Fiecare reprezentare poate fi apoi optimizată pentru o anumită activitate - de exemplu, detectarea coliziunii.

Fig.73. Simularea interventiei laparoscopice utilizand Sofa

Simularea laparoscopică este ţinta principală pentru SOFA, având dezvoltat un

modul pentru simularea laparoscopică virtuală, sistem în care ficatul şi intestinele sunt modelate ca modele deformabile care pot fi manipulate folosind un instrument laparoscopic.

Suprafaţa rezultantǎ obţinutǎ după procesarea imaginilor este un model vizual care are asociate diferite comportări în funcţie de cerinţe.

Fig.74. Suprafaţa discretizată in elemente finite.

75

5.2. SenseGraphics H3D API

SenseGraphics H3D API este o platformă de dezvoltare software pentru

aplicatii multi-senzor. H3D API utilizează librăriile X3D, OpenGL şi SenseGraphics haptics unificate într-o scenǎ grafică cu redare grafică. SenseGraphics H3D API permite dezvoltarea de aplicaţii avansate în medii imersive, implementarea de scripting cu Python sau C++.

Interfaţa DHD-API se poate folosi pentru toate produsele Force Dimension. Aceasta ajută utilizatorii să adauge uşor capabilităţi haptice aplicaţiei lor ascunzând totodată complexitatea programelor. Cu ajutorul acestei interfeţe, programatorii pot folosi codul C sau C++ pentru a utiliza la maxim capacitatea dispozitivului haptic. Această interfaţă permite o compatibilitate foarte bună cu cele mai multe pachete de vizualizare haptice. De asemenea, sunt implementate o serie de funcţii de nivel redus care fac posibilă accesarea şi controlul fiecărui aspect al lui Omega.7 [API09].

Caracteristicile cele mai importante ale interfeţei DHD-API sunt: • Portabilitate – SDK poate funcţiona pe majoritatea platformelor şi poate fi

implementat şi pe platforme speciale la cerere. • Control deschis – SDK oferă un control absolut asupra tuturor elementelor

dispozitivului, cum ar fi: citirea encoderelor, comanda motoarelor şi chiar modelul cinematic.

• Modularitate – SDK face posibilă dezvoltarea de aplicaţii pentru toate produsele Force Dimension cu un singur program de interfaţă şi o sintaxă consistentă.

• Compatibilitate cu o terţă parte – Softul API este compatibil şi cu alte pachete de programe de vizualizare haptică (CHAI-3D, Reachin API, SenseGraphics H3D, Haptika, Matlab, Labview, etc)

Caracteristici

• Adaugă dispozitive haptic existente la modele 3D • Combină dispozitivele haptice în platformă • Activează o programare rapidă folosind X3D şi Python • Extindere uşoară a caracteristicilor grafice utilizând C++ • Suportă dispozitive haptice Sens Able, Falcon şi MOOG FCS • Suportă sistem cu display stereo 3D • Rulează pe toate sistemele de operare cunoscute, Windows, Linux şi

Mac H3D se bazează pe scară largă la standardele adoptate în industrie. Oferă o

reprezentare grafică, descriind scena, atât cea care este afişată pe ecran cât şi cea de haptic.

5.3. CHAI 3D Open Source

CHAI 3D este un soft open source gratuit disponibil care are incluse librăriile

C++ pentru vizualizarea şi interactivitatea în timp real. CHAI 3D suportă multe configurări comerciale ale dispozitivelor haptice disponibile, cu trei şi şase grade de libertate. CHAI 3D este dezvoltat în special pentru educaţie şi cercetare oferind o

76

platformă de pe care pot fi dezvoltate aplicaţii. Pe scurt, Chai 3D face un pas important spre o dezvoltare prietenoasă prin crearea unui spaţiu virtual, integrarea dispozitivelor haptice şi reprezentarea vizuală a obiectelor.

Caracteristici

• OpenGL-bazat pe grafică mono sau stereo • Renderizare grafică şi haptică • Importarea fişierelor din format .obj în .3ds • Interacţiune haptică cu suprafeţele • Dispozitiv haptic virtual pentru rulare şi testare a aplicaţiei atunci când

dispozitivul haptic nu este disponibil • Comunicare cu o mulţime de semnale digitale/analogice • Integrare cu ActiveX a aplicaţiilor haptice • Integrarea ODE (Open Dynamics Engine) pentru interacţiunea haptică a

corpurilor rigide

Dispozitive hardware

• Dispozitive haptice Force Dimension DELTA şi OMEGA • Dispozitive haptice SensAble PHANTOM • Dispozitive haptice MPB Freedom 6S • Ochelari stereo • Servotogo boards • Sensoray626 boards

Medii de programare

• Microsoft Visual Studio 6 • Microsoft Visual Studio .net • Borland C++ Builder • Cygwin / gcc • Linux / gcc (beta)

6. Crearea unei baze de date

S-a creat o bază de date în care vor fi introduse toate cazurile de tumori hepatice care vor fi operate în Clinica Chirurgie III Cluj-Napoca. Aceasta conţine date de identificare a pacientului, antecedente, tablou clinic, analize biochimice, explorări paraclinice, tipul operaţiei, aspecte intraoperatorii, diagnostic anatomopatologic, elemente de stadializare şi clasificare, complicaţii postoperatorii, supravieţuire.

77

78

79

80

81

82

83

84

Gradul de realizare a obiectivului: studiu aprofundat al noilor simulatoare de chirurgie laparoscopica si aplicabilitatea in patologia hepatica si aplicabilitatae lor in chirurgia hepatica

Rezultate obtinute: o Studiu si analiza

� Caracteristicilor simulatoarelor pentru chirurgia laparoscopică (simulatorul The LaparoscopyVR (LapVRTM); Simulatorul The LaparoscopyVR (LapVRTM) Simulatorul The LaparoscopyVR (LapVRTM) Simulatorul LapMentorTM Simulatorul LapSim Simulatorul chirurgical Kismet Simulatorul MIST-VR

� Pachete soft pentru reconstrucţia tridimensională a imaginilor (Softul 3D Doctor Pachetul soft Amira Softul VR RENDER Pachetul soft pentru reconstrucţie tridimensională Mimics)

� Dispozitive haptice cu retur de forţă � Dispozitive de vizualizare virtuală � Staţii grafice de simulare virtuală SenseGraphics 3D-MIW

SenseGraphics 3D-IW SenseGraphics 3D-LIW � Software specializat pentru programarea în realitatea virtuală

Sofa SenseGraphics H3D API CHAI 3D Open Source

o Baza de date

85

A1.3 Realizarea paginii web

S-a realizat pagina web a proiectului (www.granturi.umfcluj.ro/hepsim) atât în

limba română cât şi în limba engleză. Aceasta conţine date generale despre parteneri, scopul şi obiectivele propuse, rezumatul proiectului, rezultatele estimate şi modalităţile de diseminare, principalele activităţi şi responsabilităţi aferente fiecărui participant, evenimentele propuse a se derula în cadrul proiectului, bibliografie şi link-uri către alte pagini web cu activităţi asemănătoare cu cea a proiectului HEPSIM.

86

87

88

89

90

91

92

93

Gradul de realizare a obiectivului:analiza materialele prezentate ne permite sa afirmam ca obiectivul “pagina web” afost atins in totalitate

Rezultate obtinute:

o structura paginii web,

o informaţiile care urmează a fi postate,

o pagină web, în limba română şi engleză:

www.granturi.umfcluj.ro/hepsim

94

V. Anexe

Lucrări comunicate şi publicate la congrese şi conferinţe internaţionale şi reviste naţionale de specialitate

1. F.Graur, A.Coţe, Luminiţa Furcea, H.Neagoş, Anca Mureşan, A.Szasz,

C.Răchieriu, C.Iancu, L.Vlad: Metode de training în chirurgia laparoscopică, Al IV-lea Congres Naţional ARCE, Iaşi, 29-31 octombrie 2008

2. F.Graur, A.Szasz, O.Bălă, N.Al Hajjar, I.C.Puia, D.Munteanu, A.Necula, G.Molnar, Luminiţa Furcea, H.Neagoş, Anca Mureşan, M.Stanca, A.Coţe, C.Tomuş, C.Iancu, L.Vlad: Splenectomia laparoscopică – studiu a 31 cazuri operate în perioada 2003-2007 în Clinica Chirurgie III Cluj-Napoca, Al IV-lea Congres Naţional ARCE, Iaşi, 29-31 octombrie 2008

3. O.Bălă, A.Bartoş, B.Negru, F.Zaharie, Dana Todea Iancu, F.Mihăileanu, L.Mocanu, Raluca Bodea, C.Răchieriu, Nelida Bechir, P.Boruah, L.Vlad, C.Iancu: Splanchnicectomia toracoscopică în paliaţia durerii abdominale cauzată de afecţiuni pancreatice cefalo-corporeale, Al IV-lea Congres Naţional ARCE, Iaşi, 29-31 octombrie 2008

4. M.H.Stanca, O.Bălă, C.Puia, D.Munteanu, N.Al Hajjar, Fl.Pop, H.Radu, G.Osian, F.Graur, Al.Necula, G.Molnar, Luminiţa Furcea, C.Iancu, L.Vlad: Tratamentul laparoscopic al perforaţiilor ulceroase, Al IV-lea Congres Naţional ARCE, Iaşi, 29-31 octombrie 2008

5. C.Tomuş, Luminiţa Furcea, F.Pop, O.Bălă, F.Graur, C.Iancu, H.Radu, L.Vlad: Tratamentul laparoscopic a bolii hidatice hepatice, Al IV-lea Congres Naţional ARCE, Iaşi, 29-31 octombrie 2008

6. G.Molnar, C.Iancu, D.Munteanu, V.Muntean, N.Al Hajjar, O.Bălă, F.Zaharie, L.Vlad: Rolul laparoscopiei diagnostice în cancerele periampulare şi pancreatice: studiu bazat pe un număr de 27 cazuri, Al IV-lea Congres Naţional ARCE, Iaşi, 29-31 octombrie 2008

7. C.Iancu, F.Zaharie, O.Bălă, Al N. Hajjar, F.Mihăileanu, Dana Todea-Iancu, L.Mocan, L.Vlad: Rezecţie gastrică 2/3 pe cale laparoscopică pentru stenoză pilorică benignă postulceroasă, Al IV-lea Congres Naţional ARCE, Iaşi, 29-31 octombrie 2008

8. F.Zaharie, C.Iancu, M.Tanţău, L.Mocan, F.Mihăileanu, Dana Todea-Iancu, Roxana Zaharie, Simona Mărgărit, A.Bartoş, L.Vlad: Tratamentul pe cale laparoscopică al unui tricobezoar gastric voluminos complicat cu ulcer perforat şi blocat în peretele abdominal anterior, Al IV-lea Congres Naţional ARCE, Iaşi, 29-31 octombrie 2008

9. C.Iancu, F.Zaharie, L.Mocan, F.Mihăileanu, Dana Todea-Iancu, O.Bălă, Roxana Zaharie, C.Mitre, L.Vlad: Splenopancreatectomie corporeocaudală pe cale laparoscopică, Al IV-lea Congres Naţional ARCE, Iaşi, 29-31 octombrie 2008

10. F.Zaharie, Al N.Hajjar, A.Szasz, F.Piţu, C.Iancu, O.Bălă, C.Puia, F.Mihăilenu, L.Mocan, L.Vlad: Reintervenţiile laparoscopice în complicaţiile postoperatorii ale colecistectomiei laparoscopice, Al IV-lea Congres Naţional ARCE, Iaşi, 29-31 octombrie 2008

11. N.Al Hajjar, Terezia Mureşan, C.Iancu, O.Bălă, A.Szasz, Ş.Chiorescu, P.Boruah, F.Piţu, C.Zdrehuş: Diagnostic, atitudine terapeutică şi prognostic

95

în tumorile pancreatice corporeocaudale – prezentare de caz şi recenzia literaturii, Chirurgia, Noiembrie-Decembrie 2008, 103(6): 709-714

12. N. Plitea, L. Vlad, I. Popescu, Doina Pîslă, F. Graur, V. Tomulescu, C. Vaida, Luminiţa Furcea, Z. Forgo: E-learning platform for hepatic robotic minimally invasive surgery using parallel structures, Acta Technica Napocensis, Series: Applied Mathematics and Mechanics, Nr. 51, Vol. III, 2008

13. Doina Pîslă, N. Plitea, C. Vaida: Kinematic Modeling and Workspace Generation for a New Parallel Robot Used in Minimally Invasive Surgery, Advances in Robot Kinematics: Analysis and Design, ISBN: 978-1-4020-8599-4 (Print), DOI: 10.1007/978-1-4020-8600-7_48

14. N. Plitea, Doina Pîslă, I. Negrean, Mariana Arghir, L. Popa, C. Vaida, Anneline Vidrean, B. Prodan, Z. Forgo, B. Gherman: Innovative development of parallel microrobots with six degrees of freedom and two guiding kinematic chains of the platform, Acta Technica Napocensis, Series: Applied Mathematics and Mechanics Nr. 51, Vol. II, 2008

15. N. Plitea, Doina Pîslă, C. Vaida, B. Prodan, Anneline Vidrean, Carmen Daniela Sabou, D. B. Lese, Maria Ionica Glogoveanu, I. L. Scurtu, Marius Suciu: Innovative development of parallel microrobots with six degrees of freedom and six guiding kinematic chains of the platform, Acta Technica Napocensis, Series: Applied Mathematics and Mechanics Nr. 51, Vol. II, 2008

16. Doina Pîslă, N. Plitea, V. Ispas, T. Itul, C. Vaida, Anneline Vidrean, B. Prodan, B. Gherman, O. Deteşan, Innovative development of parallel microrobots with six degrees of freedom and three guiding kinematic chains of the platform, Acta Technica Napocensis, Series: Applied Mathematics and Mechanics Nr. 51, Vol. III, 2008

17. Doina Pîslă, N. Plitea, C. Vaida, B. Prodan, Anneline Vidrean, Maria Ionica Glogoveanu, Carmen Daniela Sabou, M. Suciu: Innovative development of parallel microrobots with six degrees of freedom and six guiding kinematic chains of the platform, Acta Technica Napocensis, Series: Applied Mathematics and Mechanics Nr. 51, Vol. III, 2008

18. N.Plitea, Doina Pîslă, C.Vaida, B.Gherman, A.Pîslă: Dynamic modelling of a parallel robot used in minimally invasive surgery, Eucomes 2008, Cassino-Italy, Springer, 2008, 595-602

19. Doina Pîslă, T.Itul: The influence of motion mode and friction on the dynamics of a parallel robot used for orientation applications, Eucomes, Cassino-Italy, Springer, 2008, 209-218

96

VI. Concluzii

Prima etapă a proiectului HEPSIM a însemnat studierea aprofundată a noilor simulatoare de chirurgie laparoscopică în scopul elaborării unui model teoretic nou şi complex de simulator chirurgical laparoscopic care să servească dificultăţii şi gradului înalt de complexitate a chirurgiei laparoscopice hepatice.

Pornind de la aceste cerinţe echipa interdisciplinară de cercetători, sub coordonarea UMF „Iuliu Haţieganu”, a identificat caracteristicile mediului real chirurgical, a studiat şi analizat noile tendinţe în chirurgia laparoscopică hepatică cu avantajele, dezavantajele şi limitele lor, a studiat şi analizat noile simulatoare utilizate în chirurgia laparoscopică şi aplicabilitatea lor în chirurgia hepatică.

Prezentul raport arată, prin elementele pe care le punctează, realizarea tuturor obiectivelor propuse în planul de activităţi, subliniind seriozitatea şi devotamentul echipei de cercetare.

Într-o succesiune firească a evenimentelor, această etapă din cadrul proiectului HEPSIM a creat toate premisele necesare dezvoltării unui sistem inovativ virtual pentru chirurgia laparoscopică hepatică, integrat într-o platformă de e-learning.

În cadrul activităţilor de diseminare a fost creată o bază de date şi pagina web a proiectului, www.granturi.umfcluj.ro/hepsim, pentru a oferi celor interesaţi informaţii actualizate legate de evoluţia cercetărilor din cadrul proiectului.

Concluzia finală care se poate desprinde din acest raport este că până în prezent partenerii au îndeplinit cu succes obiectivele propuse în cadrul acestei etape, punând bazele unei strânse colaborări care să ducă în etapele următoare la realizarea unui sistem virtual pentru e-learning cu aplicaţie în chirurgia laparoscopică hepatică.

97

VII. Bibliografie generala

1. L.Vlad: Patologia chirurgicală a ficatului. În: L.Vlad. Patologie chirurgicală, Editura Medicală Universitară “Iuliu Haţieganu”, Cluj-Napoca, 2003, 156-208

2. S.Duca: Trainingul şi competenţa în chirurgia laparoscopică. În: S.Duca. Chirurgia laparoscopică, Ediţia a 2-a, Editura Paralela 45, Cluj-Napoca, 2001, 17-24

3. S.Duca: Aparatura şi instrumentarul. În: S.Duca. Chirurgia laparoscopică, Ediţia a 2-a, Editura Paralela 45, Cluj-Napoca, 2001, 25-62

4. S.Duca: Tehnici de bază în chirurgia laparoscopică. În: S.Duca. Chirurgia laparoscopică, Ediţia a 2-a, Editura Paralela 45, Cluj-Napoca, 2001, 63-92

5. S.Duca: Chisturile seroase hepatice. În: S.Duca. Chirurgia laparoscopică, Ediţia a 2-a, Editura Paralela 45, Cluj-Napoca, 2001, 361-369

6. O.Bălă: Chistul hidatic hepatic. În: S.Duca. Chirurgia laparoscopică, Ediţia a 2-a, Editura Paralela 45, Cluj-Napoca, 2001, 370-374

7. Luminiţa Furcea, F.Pop, C.Iancu, O.Bălă, H.Radu, F.Graur, C.Tomuş, L.Vlad: Chirurgia laparoscopică a chistului hidatic hepatic – experienţa Clinicii Chirurgie III Cluj-Napoca, Chirurgia, Bucureşti, 2007, 102(1): 31-36

8. Luminiţa Furcea, H.Neagoş, G.Chiş, C.Vişoiu, D.Munteanu, I.C.Puia, O.Bălă, N.Al Hajjar, F.Pop, H.Radu, G.Osian, F.Graur, M.Stanca, G.Molnar, A.Necula, C.Iancu, L.Vlad: Laparoscopia în urgenţă, Chirurgia, 2008, 103, Supliment 1: 164

9. F.Graur: Past, present and future in laparoscopic liver surgery, International Workshop “Laparoscopic liver surgery”, Cluj-Napoca, 27-29 martie 2008

10. R.Robles: Chirurgia hepatică laparoscopică asistată manual în metastazele hepatice secundare cancerului colorectal, International Workshop “Laparoscopic liver surgery”, Cluj-Napoca, 27-29 martie 2008

11. A.Necula: Laparoscopic surgery for liver trauma, International Workshop “Laparoscopic liver surgery”, Cluj-Napoca, 27-29 martie 2008

12. I.Penka, Z.Kala, P.Kysela, Z.Kaplan: Laparoscopic and open RFA in the treatment of metastatic liver tumours, International Workshop “Laparoscopic liver surgery”, Cluj-Napoca, 27-29 martie 2008

13. V. Sojar: Laparoscopic total pericystectomy for the treatment of liver hydatid cysts, International Workshop “Laparoscopic liver surgery”, Cluj-Napoca, 27-29 martie 2008

14. D.Spalding: RF assisted liver resection with Habib 4X and 4X Laparoscopic, International Workshop “Laparoscopic liver surgery”, Cluj-Napoca, 27-29 martie 2008

15. V.Sojar, D. Stanisavljevič, M.Hribernik, M.Glušič, D.Kreuh, U.Velkavrh, T.Fius: Liver surgery planning and simulation in 3D virtual space, International Workshop “Laparoscopic liver surgery”, Cluj-Napoca, 27-29 martie 2008

16. P. Kysela, Z. Kala, J. Mannová: Notes on laparoscopic liver surgery, International Workshop “Laparoscopic liver surgery”, Cluj-Napoca, 27-29 martie 2008

17. O.Bălă: Laparoscopic devices in liver surgery, International Workshop “Laparoscopic liver surgery”, Cluj-Napoca, 27-29 martie 2008

98

18. G. Borzellino: Laparoscopic wedge resections, International Workshop “Laparoscopic liver surgery”, Cluj-Napoca, 27-29 martie 2008

19. D. Risucci, K. Wolfe: Validation of Minimally Invasive Surgery Simulators for Training and Assessment, Laparoscopy Today, 2005

20. J. Denkelman: Surgical Simulator Design and Development, World J Surg, 2008, 32(2): 149-155

21. Andreatta Pamela et. Al: Laparoscopic Skills Are Improved With LapMentor™ Training - Results of a Randomized, Double-Blinded Study, Ann Surg, 2006, 243(6): 854-863

22. D.J. Hayes, J.R. Korndorffer: Development and transferability of a cost-effective laparoscopic camera navigation simulator, Surg Endosc, 2005, 19: 161-167

23. Journal of Robotic Surgery, Springer London, ISSN: 1863-2483 24. R.A. Lanfranco, A.E. Castellanos: Robotic Surgery - A Current Perspective,

Ann Surg, 2004, 239(1): 14-21 25. S.B. Choi, J.S. Park: Early Experiences of Robotic-assisted Laparoscopic

Liver Resection,Yonsei Med J, 2008, 49(4):632-638 26. I. Endo, H. Shimada, K. Takeda: Successful duct-to-duct biliary reconstruction

after right hemihepatectomy. Operative planning using virtual 3D reconstructed images, J Gastrointest Surg, 2007, 11(5): 666-670

27. Saito S et al: A novel 3D hepatectomy simulation based on liver circulation: application to liver resection and transplantation, Hepatology 2005, 41(6): 1297-1304

28. M.M. Hansen: Versatile, immersive, creative and dynamic virtual 3-D healthcare learning environments: a review of the literature, J Med Internet Res, 2008, 10(3): 26

29. M. Okada et al: The value of drip infusion cholangiography using multidetector-row helical CT in patients with choledocholithiasis, Eur Radiol, 2005, 15: 2140-2145

30. S.J. Wigmore, D.N. Redhead: Virtual hepatic resection using three-dimensional reconstruction of helical computed tomography angioportograms, Ann Surg, 2001, 233(2): 221-226

31. G.Megali, V. Ferrari: EndoCAS navigator platform: a common platform for computer and robotic assistance in minimally invasive surgery, Int J Med Robot, 2008, 13

32. E. Boyle, P.C. Neary: Construct validation of a novel hybrid virtual-reality simulator for training and assessing laparoscopic colectomy; results from the first course for experienced senior laparoscopic surgeons, Surg Endosc, 2008, 14

33. http://www.roboticoncology.com 34. http://www.simulab.com 35. http://www.simbionix.com/LAP_Mentor.html 36. http://www.immersion.com/medical/products/laparoscopy/ 37. http://www.surgical-science.com/ 38. http://www.ablesw.com/3d-doctor/ 39. J. Allard, S. Cotin, F. Faure, P.-J. Bensoussan, F. Poyer, C. Duriez, H.

Delingette şi L. Grisoni: SOFA – an Open Source Framework for Medical Simulation, 2008

40. http://www.amira.com 41. Amira brochure

99

42. http://www.h3dapi.org/ 43. http://www.chai3d.org/ 44. http://www.cim.mcgill.ca/~hyyao/microtactus/ 45. http://www.vrlogic.com/html/6-dof_delta_haptic_device_.html 46. Immersion Virtual Laparoscopic Interface (Details brochure) 47. www.exo.com 48. C.Grava: Animaţie 3D şi realitate virtuală, 2008 49. Y.Hsin-Yun, V.Hayward: A Tactile Enhancement Instrument for Minimally

Invasive Surgery, Computer Aided Surgery, 2004, 10(4): 233-239 50. www.immersion.com 51. http://www.ircad.fr/softwares/vr-render/Software.php 52. www.iastate.edu 53. http://www-kismet.iai.fzk.de/DYNAMIK/html/ff_2.html 54. H. K.Cakmak, U.Kuhnapfel: Animation and Simulation Tehnique for VR-

Training Systems in Endodcopic Surgery, 1998 55. http://www.laparoscopytoday.com 56. I. Lavinia, D. Mortoiu, B. Theoharis: Rendering Medical Interventions Virtual

and Robot, 2007 57. M. Vlada, M. Popovici: Realitatea Virtuală (Virtual Reality), 2008 58. http://materialise.com/materialise/view/en/92458-Mimics.html 59. O.Tilloy: Medical Image Segmentation Using Immersive Visualization, 2006 60. http://www.med.umich.edu/ 61. http://www.mentice.com/archive/pdf_products/Product%20sheet%20Xitact%2

0I 62. www.microsoft.com 63. http://www.mimic.ws 64. www.msl.ri.cmu.edu 65. www.moog.com 66. http://www-kismet.iai.fzk.de/ 67. http://www.nist.gov 68. home.novint.com 69. C. Radu: Modelarea computerizată folosită în sisteme biomecanice, 2006 70. www.reachin.se 71. H. Rotaru: Valoarea modelelor tridimensionale medicale în chirurgia cranio-

maxilo-facială, 2008 72. S. Tzaprenko: Computer-based multi-sensorial environment for anatom

teaching :The brachial plexus nerves model, 2008 73. http://www.sensable.com 74. http://www.simulatoare.ro/lapsim-basic.html 75. www.smu.edu 76. http://www.sofa-framework.org/ 77. http://www.temco.ro/index.php?action=showprods&cat=4&subcat=5&lang=r

o 78. Laura J.Tucker: Liver Segmentation for Soft Tissue Characterisation in the

University of Washington, 2009 79. http://brl.ee.washington.edu 80. http://vis.uni-koeln.de/covise/doc/html/cover_inst_config/display/display.html 81. http://www.vrlogic.com 82. http://wytyczak.com/andrzej/upload/mgr/html/node11.html