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Autocalibrage de séquences d'images thoracoscopiques
RÉSUMÉ
Le développement considérable des techniques d’imagerie vidéo a permis d’explorer de
nouvelles techniques de chirurgie dans le domaine médical et notamment celles de chirurgies
minimalement invasives.
La chirurgie minimalement invasive (sans pratiquer de larges incisions) permet de réduire
les risques opératoires pour le patient puisque les instruments et la caméra sont introduits
à travers de petites incisions. La caméra sert à visualiser le champ opératoire afin
de guider l’intervention du chirurgien. Cependant, le chirurgien perd alors toute notion
de contexte et de profondeur lors d’une opération, sa vision étant limitée à une séquence
d’images 2D acquises par la caméra. C’est pourquoi un système d’assistance chirurgical
pourrait faciliter ce type d’interventions.
Des systèmes de navigation 3D sont en cours de développement pour assister le chirurgien
dans les domaines de cardiologie et de neurochirurgie. Cependant, la plupart des
systèmes de navigation 3D à la chirurgie de la colonne vertébrale sont destinés pour l’assistance
des chirurgies classiques nécessitant de grandes ouvertures. De plus, ces systèmes
requièrent un ensemble de marqueurs fixés sur les vertèbres afin de recaler un modèle 3D
pré-opératoire avec des images per-opératoires. La procédure de fixation des marqueurs
est non seulement invasive, compliquant davantage le protocole chirurgical, mais aussi ne
peut pas être pratiquée lors d’une chirurgie minimalement invasive. Le but ultime de notre
projet est de proposer un système d’assistance des chirurgies minimalement invasive de
la colonne vertébrale reposant exclusivement sur l’information contenue dans la séquence
d’images acquises par une caméra endoscopique insérée dans le thorax du patient à travers
une petite incision.----------ABSTRACT
The considerable expansion of video imaging techniques in recent years has opened the
way toward exploring new surgical techniques in the medical field including minimally
invasive surgery approaches.
Minimally invasive surgery reduces the risk of an operation for the patient because the
instruments and camera are inserted through small incisions. The camera is used to view
the operative field to guide the surgeon’s intervention. However, the surgeon loses the
notion of depth during such an operation, his vision being limited to a sequence of 2D
images acquired by the camera. Therefore, a surgical assistance system could facilitate
this type of intervention.
3D navigation systems are currently being developed to assist the surgeon in the fields
of cardiology and neurosurgery. However, most 3D navigation systems for spine surgery
are designed to assist conventional surgeries requiring large openings. In addition, these
systems require a set of markers attached to the vertebrae to register a pre-operative 3D
model with peroperative images. The procedure for setting the markers is not only invasive
and thus complicates the surgical protocol but cannot be performed in a minimally
invasive surgery. Therefore, the ultimate goal of our project is to provide a framework for
assisting minimally invasive surgeries of the spine, based solely on information contained
in the sequence of peroperative images acquired by an endoscopic camera inserted into
the patient’s chest through a small incision .
Our goal is thus to develop a self-autocalibration method for a sequence of thoracoscopic
images acquired during a minimally invasive surgery of the spine. This will allow us to
readjust a 3D pre-operative patient spine model to the images of the sequence in real
time as the surgeon performs the operation. The thoracoscopic images will be repositioned
in 3D space to allow the surgeon to move around the 3D model and thus facilitate
the operation