NAVICAD Results – WPIII

In aceasta etapa a fost realizat prototipul sistemului NAVICAD. In acest sistem, a fost integrat instrumentul de biopsie realizat anterior precum si software-ul care controleaza sistemul si realizeaza navigarea cu urmarire electromagnetica si registrare, precum si modelul de testare.

Au fost finalizate toate modulele software-ului sistemului NAVICAD, ce cuprind componentele pentru bronhoscopie virtuala si ghidarea electromagnetica si optica a instrumentelor medicale in timpul interventiei reale. Modulul de bronhoscopie virtuala realizeaza incarcarea imaginilor medicale si viizualizarea informatiilor medicale in formate 2D/3D, vizualizarea / segmentarea plamanilor si a cailor respiratorii, navigarea virtuala in imaginile 3D precum si planificarea unei traiectorii optime catre o tinta prestabilita in imaginea 3D prin generarea automata a unei traiectorii de la intrarea in trahee pana la o zona de interes si o traiectorie manuala obtinuta prin navigatie virtuala in interiorul cailor respiratorii pentru validarea caii automate. Pentru navigarea vortuala, a fost dezvoltat un algoritm de detectare si rezolvare a coliziunilor care “forteaza” camera virtuala sa ramana intotdeauna in interiorul tuburilor cailor respiratorii in timp ce se efectueaza bronhoscopia virtuala. Metoda de ghidare a instrumentelor medicale dezvoltata in cadrul proiectului se bazeaza pe plasarea unui senzor de referinta in exteriorul pacientului si a unor senzori atasati instrumentelor medicale folosite in procedura de bronhoscopie.

O serie de componente ale modulului software pentru sistemul de navigatie in bronhoscopie ghidat imagistic, a fost dezvoltata de partenerul SINTEF, care a contribuit la simplificarea interfetei grafice de interactiune cu utilizatorul pe baza feed-back-uluiĀ  specialistilor in medicina din cadrul celor doua institutii partenere din Norvegia, respectand specificatiile geenrale stabilite in prima etapa de definire a sistemului. SINTEF a dezvoltat modulul de sine statator Fraxinus care apoi a fost integrat in NAVICAD si care reprezinta o versiune simplificata a sistemului de navigatie, ce nu include instrumente cu navigatie electromagnetica si este dedicat planificarii preoperative din NAVICAD. Uneltele software dezvoltate contin un algoritm de extragere si segmentare automata a structurilor tubulare, precum vase de sange si cai aeriene, obtinute prin diverse metode imagistice, algoritm modificat ulterior de catre echipa de proiect in scopul cresterea vitezei si preciziei.

In cadrul acestei faze, s-a rafinat si testat clinic o metoda de inregistrare din timpul procedurilor, pentru corelarea datelor CT-pacient in faza initiala a bronhoscopiei, cand pacientului i se aplica operatia de sedare a cailor bronhice.

In scopul testarii in laborator a sistemului NAVICAD, s-a realizat un model fidel anatomic al cailor respiratorii care include miscari de respiratie toracia si abdominala (miscari de translatie dupa doua directii, realizate cu ajutorul a doua servo-motoare electrice). Pe cinci zone periferice ale modelului au fost fixate sfere de plastic care sunt vizibile la scanarea tomografica si care au constituit tintele care trebuie atinse cu acul de biopsie in timpul testelor. Testele au aviut drept scop identificarea zonelor cu formatiuni suspicioase pe tomografii reale, prin utilizarea modulului de bronhoscopie virtuala a sistemului NAVICAD si utilizarea simulatorului artificial cu miscare de respiratie pentru testarea componentei de navigatie a sistemului NAVICAD. In cadrul acestor teste au fost utilizate modelul de simulator pulmonar cu respiratie, sistemul de tracking electromagnetic, acul pentru biopsie nou dezvoltat cu sensor electromagnetic, un sistem de bronhoscopie clasic aflat in dotarea spitalului si aplicatia software NAVICAD, pentru evaluarea capacitatii de ghidare si cresterea acuratetei in atingerea tintelor utilizand sistemul, ergonomia interfetei cu utilizatorul, precum si utilitatea instrumentului nou dezvoltat .

In urma testelor a fost imbunatatita vizualizarea prin adaugarea a doua noi moduri: bronhoscopia virtuala in care utilizatorul poate experimenta navigatia de-a lungul cailor aeriene ale plamanului ca si cum ar vizualiza interiorul acestora utilizand un bronhoscop si care poate fi utilizata atat in timpul planificarii procedurii cat si in timpul acesteia cand se navigheaza cu instrumentul si un mod inovativ prin sectionare cu plane. De asemenea, in urma testelor, a fost adaugata o a treia metoda denumita ACCuSurf ce simplifica planificarea si realizarea navigatiei in bronhoscopie si indeplineste cerintele care sunt impuse de orientare, inregistrarea directiei de miscare a endoscopului, oferind astfel o vizualizare optima in timpul navigatiei bronhoscopice.

In urma testelor pe modelul artificial cu miscare de respiratie, s-a definitivat forma instrumentului pentru biopsie, pentru care s-a depus o cerere de brevet de inventie la OSIM, Romania. Inventia se refera la un instrument pentru proceduri medicale de bronhoscopie ce permite utilizatorului obtinerea de imagini microscopice precum si biopsia unui tesut aflat in afara zonei de actiune a bronhoscopului. Noutatea acestei propuneri de brevet este aceea ca printr-un singur instrument se poate realiza navigatia in caile aeriene catre zona de interes, confirmarea atingerii zonei de interes prin obtinerea unei biopsii optice si prelevarea in final de mostre de tesut prin metoda clasica.

Echipa proiectului NAVICAD a propus si un studiu multicentric pentru a investiga efectul utilizarii sistemului de planificare a procedurilor de diagnostic pentru cancerul pulmonar. Obiectivul primar al sistemului de ghidare este utilitatea si siguranta, iar cel secundar – satisfactia si eficienta utilizatorului. Cel putin sase spitale din Norvegia vor fi implicate in studiul clinic planificat care a fost aprobat de catre Comisia de Etica din Norvegia, pentru a oferi o baza solida de utilizatori din diverse clinici, si care sa se constituie intr-o retea de cercetare nationala.

Consideram ca acest efort pentru un studiu multicentric, planificat sa inceapa in 2017/2018 va creste impactul si performantele echipei NAVICAD in competitiile EEA si H2020.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>