Bumblebee2在視覺引導(dǎo)手術(shù)中的應(yīng)用
手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)仍然是一項比較新型的技術(shù)。然而，據(jù)Claron Technology公司——開發(fā)了醫(yī)療應(yīng)用的視覺軟件的聯(lián)合CEO 克勞迪奧賈迪說，這一技術(shù)已經(jīng)成為解決神經(jīng)病學(xué)和脊柱受損的一種醫(yī)療標準。
Claron Technology公司的MicronTracker是外科醫(yī)師的導(dǎo)航工具，它使用Point Grey公司的Bumblebee2立體視覺攝像頭來跟蹤病人體內(nèi)的外科醫(yī)師的工具。系統(tǒng)運行通過術(shù)前產(chǎn)生的3D計算機斷層掃描（CT）或磁共振成像（MRI）掃描的重疊，Bumblebee2攝像頭在操作過程中產(chǎn)生實時圖像數(shù)據(jù)。例如，神經(jīng)外科醫(yī)生使用CT掃描來預(yù)案一個切除腦腫瘤的手術(shù)過程。在手術(shù)過程中，Point Grey的攝像頭跟蹤一種在工具外部的叫做XPoint的微小方格標記；鏡頭記錄身體內(nèi)部工具的位置和方向。然后，系統(tǒng)用CT掃描得到的術(shù)前3D模型來覆蓋實時數(shù)據(jù)，為外科醫(yī)生提供一個身體內(nèi)部工具前方和周圍情景的虛擬圖像。
系統(tǒng)用CT掃描得到的術(shù)前3D模型來覆蓋實時數(shù)據(jù)，為外科醫(yī)生提供身體內(nèi)部工具前方和周圍情景的虛擬圖像。
市場上也有其它的使用紅外線的跟蹤系統(tǒng)，但是MicronTracker使用視覺和被動照明來定位標記。據(jù)賈迪說，現(xiàn)今，導(dǎo)航系統(tǒng)被用于大型，復(fù)雜和高端的系統(tǒng)中。通過使用計算機基于視覺的方法，導(dǎo)航技術(shù)變的精小，而被應(yīng)用于更簡單和更緊湊的系統(tǒng)中。
“在設(shè)計這一系統(tǒng)時有兩個主要的挑戰(zhàn)，” 賈迪解釋說，“識別的準確性和實施的及時性，另外一個就是測量的精確性--精確到0.3毫米的有效值在直徑為2米的范圍內(nèi)活動。”
識別的準確性要依靠檢測算法和安裝在手術(shù)工具上的形狀設(shè)計。另外，軟件要能適應(yīng)照明條件。“外科手術(shù)燈光可以很明亮，甚至可以到成百上千lux，”賈迪說，“但是，燈光常常只關(guān)注一個特定的區(qū)域，因此，就造成一些區(qū)域很明亮，而其它地方幾乎就是完全黑暗的。”
Point Grey Bumblebee 2攝像頭有依靠照明條件，就可以循環(huán)通過不同曝光模塊的功能。如果有大范圍的照明，可以使用MicronTracker設(shè)計的高動態(tài)范圍模式來處理。
精確的測量是由精確的檢測算法和攝像頭的高精度的自定義校準得出。“檢測算法的結(jié)果可以識別X-Y平面上，精確為1-2%像素的Xpoint。”賈迪說。
MicronTracker也可以使用多個立體攝像頭來擴展測量范圍，根據(jù)外科手術(shù)程序和所需精確度，每個攝像頭可以用來支持雙目或三目視覺。
Gatti提到這類基于視覺的計算機產(chǎn)品很大程度上是在軟件的更新中發(fā)展的。另外，隨著更快速CCD傳感器的使用和通信總線寬度的提高，這一技術(shù)在醫(yī)院內(nèi)的應(yīng)用會越來越普遍。
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