Mastering Endo-Laparoscopic and Thoracoscopic Surgery

This is an open access book. The book focuses mainly on the surgical technique, OR setup, equipments and devices necessary in minimally invasive surgery (MIS). It serves as a compendium of endolaparoscopic surgical procedures. It is an official publication of the Endoscopic and Laparoscopic Surgeons of Asia (ELSA). The book includes various sections covering basic skills set, devices, equipments, OR setup, procedures by area. Each chapter cover introduction, indications and contraindications, pre-operative patient’s assessment and preparation, OT setup (instrumentation required, patient’s position, etc.), step by step description of surgical procedures, management of complications, post-operative care. It includes original illustrations for better understanding and visualization of specific procedures. The book serves as a practical guide for surgical residents, surgical trainees, surgical fellows, junior surgeons, surgical consultants and anyone interested in MIS. It covers most of the basic and advanced laparoscopic and thoracoscopic surgery procedures meeting the curriculum and examination requirements of the residents

Fundamentals of Eyelid and Facial Flaps

A flap is tissue transferred from one site (donor) to another (recipient) while maintaining its own blood supply. In oculofacial surgery, defects occur due to congenital anomalies, infiltrative and inflammatory processes, traumatic injuries, or iatrogenic causes. In this chapter, the authors describe fundamentals and the various classifications of flaps used for eyelid or periorbital reconstruction

Mastering Endo-Laparoscopic and Thoracoscopic Surgery

This is an open access book. The book focuses mainly on the surgical technique, OR setup, equipments and devices necessary in minimally invasive surgery (MIS). It serves as a compendium of endolaparoscopic surgical procedures. It is an official publication of the Endoscopic and Laparoscopic Surgeons of Asia (ELSA). The book includes various sections covering basic skills set, devices, equipments, OR setup, procedures by area. Each chapter cover introduction, indications and contraindications, pre-operative patient’s assessment and preparation, OT setup (instrumentation required, patient’s position, etc.), step by step description of surgical procedures, management of complications, post-operative care. It includes original illustrations for better understanding and visualization of specific procedures. The book serves as a practical guide for surgical residents, surgical trainees, surgical fellows, junior surgeons, surgical consultants and anyone interested in MIS. It covers most of the basic and advanced laparoscopic and thoracoscopic surgery procedures meeting the curriculum and examination requirements of the residents

Navigation system based in motion tracking sensor for percutaneous renal access

Tese de Doutoramento em Engenharia BiomédicaMinimally-invasive kidney interventions are daily performed to diagnose and treat several renal diseases. Percutaneous renal access (PRA) is an essential but challenging stage for most of these procedures, since its outcome is directly linked to the physician’s ability to precisely visualize and reach the anatomical target. Nowadays, PRA is always guided with medical imaging assistance, most frequently using X-ray based imaging (e.g. fluoroscopy). Thus, radiation on the surgical theater represents a major risk to the medical team, where its exclusion from PRA has a direct impact diminishing the dose exposure on both patients and physicians. To solve the referred problems this thesis aims to develop a new hardware/software framework to intuitively and safely guide the surgeon during PRA planning and puncturing. In terms of surgical planning, a set of methodologies were developed to increase the certainty of reaching a specific target inside the kidney. The most relevant abdominal structures for PRA were automatically clustered into different 3D volumes. For that, primitive volumes were merged as a local optimization problem using the minimum description length principle and image statistical properties. A multi-volume Ray Cast method was then used to highlight each segmented volume. Results show that it is possible to detect all abdominal structures surrounding the kidney, with the ability to correctly estimate a virtual trajectory. Concerning the percutaneous puncturing stage, either an electromagnetic or optical solution were developed and tested in multiple in vitro, in vivo and ex vivo trials. The optical tracking solution aids in establishing the desired puncture site and choosing the best virtual puncture trajectory. However, this system required a line of sight to different optical markers placed at the needle base, limiting the accuracy when tracking inside the human body. Results show that the needle tip can deflect from its initial straight line trajectory with an error higher than 3 mm. Moreover, a complex registration procedure and initial setup is needed. On the other hand, a real-time electromagnetic tracking was developed. Hereto, a catheter was inserted trans-urethrally towards the renal target. This catheter has a position and orientation electromagnetic sensor on its tip that function as a real-time target locator. Then, a needle integrating a similar sensor is used. From the data provided by both sensors, one computes a virtual puncture trajectory, which is displayed in a 3D visualization software. In vivo tests showed a median renal and ureteral puncture times of 19 and 51 seconds, respectively (range 14 to 45 and 45 to 67 seconds). Such results represent a puncture time improvement between 75% and 85% when comparing to state of the art methods. 3D sound and vibrotactile feedback were also developed to provide additional information about the needle orientation. By using these kind of feedback, it was verified that the surgeon tends to follow a virtual puncture trajectory with a reduced amount of deviations from the ideal trajectory, being able to anticipate any movement even without looking to a monitor. Best results show that 3D sound sources were correctly identified 79.2 ± 8.1% of times with an average angulation error of 10.4º degrees. Vibration sources were accurately identified 91.1 ± 3.6% of times with an average angulation error of 8.0º degrees. Additionally to the EMT framework, three circular ultrasound transducers were built with a needle working channel. One explored different manufacture fabrication setups in terms of the piezoelectric materials, transducer construction, single vs. multi array configurations, backing and matching material design. The A-scan signals retrieved from each transducer were filtered and processed to automatically detect reflected echoes and to alert the surgeon when undesirable anatomical structures are in between the puncture path. The transducers were mapped in a water tank and tested in a study involving 45 phantoms. Results showed that the beam cross-sectional area oscillates around the ceramics radius and it was possible to automatically detect echo signals in phantoms with length higher than 80 mm. Hereupon, it is expected that the introduction of the proposed system on the PRA procedure, will allow to guide the surgeon through the optimal path towards the precise kidney target, increasing surgeon’s confidence and reducing complications (e.g. organ perforation) during PRA. Moreover, the developed framework has the potential to make the PRA free of radiation for both patient and surgeon and to broad the use of PRA to less specialized surgeons.Intervenções renais minimamente invasivas são realizadas diariamente para o tratamento e diagnóstico de várias doenças renais. O acesso renal percutâneo (ARP) é uma etapa essencial e desafiante na maior parte destes procedimentos. O seu resultado encontra-se diretamente relacionado com a capacidade do cirurgião visualizar e atingir com precisão o alvo anatómico. Hoje em dia, o ARP é sempre guiado com recurso a sistemas imagiológicos, na maior parte das vezes baseados em raios-X (p.e. a fluoroscopia). A radiação destes sistemas nas salas cirúrgicas representa um grande risco para a equipa médica, aonde a sua remoção levará a um impacto direto na diminuição da dose exposta aos pacientes e cirurgiões. De modo a resolver os problemas existentes, esta tese tem como objetivo o desenvolvimento de uma framework de hardware/software que permita, de forma intuitiva e segura, guiar o cirurgião durante o planeamento e punção do ARP. Em termos de planeamento, foi desenvolvido um conjunto de metodologias de modo a aumentar a eficácia com que o alvo anatómico é alcançado. As estruturas abdominais mais relevantes para o procedimento de ARP, foram automaticamente agrupadas em volumes 3D, através de um problema de optimização global com base no princípio de “minimum description length” e propriedades estatísticas da imagem. Por fim, um procedimento de Ray Cast, com múltiplas funções de transferência, foi utilizado para enfatizar as estruturas segmentadas. Os resultados mostram que é possível detetar todas as estruturas abdominais envolventes ao rim, com a capacidade para estimar corretamente uma trajetória virtual. No que diz respeito à fase de punção percutânea, foram testadas duas soluções de deteção de movimento (ótica e eletromagnética) em múltiplos ensaios in vitro, in vivo e ex vivo. A solução baseada em sensores óticos ajudou no cálculo do melhor ponto de punção e na definição da melhor trajetória a seguir. Contudo, este sistema necessita de uma linha de visão com diferentes marcadores óticos acoplados à base da agulha, limitando a precisão com que a agulha é detetada no interior do corpo humano. Os resultados indicam que a agulha pode sofrer deflexões à medida que vai sendo inserida, com erros superiores a 3 mm. Por outro lado, foi desenvolvida e testada uma solução com base em sensores eletromagnéticos. Para tal, um cateter que integra um sensor de posição e orientação na sua ponta, foi colocado por via trans-uretral junto do alvo renal. De seguida, uma agulha, integrando um sensor semelhante, é utilizada para a punção percutânea. A partir da diferença espacial de ambos os sensores, é possível gerar uma trajetória de punção virtual. A mediana do tempo necessário para puncionar o rim e ureter, segundo esta trajetória, foi de 19 e 51 segundos, respetivamente (variações de 14 a 45 e 45 a 67 segundos). Estes resultados representam uma melhoria do tempo de punção entre 75% e 85%, quando comparados com o estado da arte dos métodos atuais. Além do feedback visual, som 3D e feedback vibratório foram explorados de modo a fornecer informações complementares da posição da agulha. Verificou-se que com este tipo de feedback, o cirurgião tende a seguir uma trajetória de punção com desvios mínimos, sendo igualmente capaz de antecipar qualquer movimento, mesmo sem olhar para o monitor. Fontes de som e vibração podem ser corretamente detetadas em 79,2 ± 8,1% e 91,1 ± 3,6%, com erros médios de angulação de 10.4º e 8.0 graus, respetivamente. Adicionalmente ao sistema de navegação, foram também produzidos três transdutores de ultrassom circulares com um canal de trabalho para a agulha. Para tal, foram exploradas diferentes configurações de fabricação em termos de materiais piezoelétricos, transdutores multi-array ou singulares e espessura/material de layers de suporte. Os sinais originados em cada transdutor foram filtrados e processados de modo a detetar de forma automática os ecos refletidos, e assim, alertar o cirurgião quando existem variações anatómicas ao longo do caminho de punção. Os transdutores foram mapeados num tanque de água e testados em 45 phantoms. Os resultados mostraram que o feixe de área em corte transversal oscila em torno do raio de cerâmica, e que os ecos refletidos são detetados em phantoms com comprimentos superiores a 80 mm. Desta forma, é expectável que a introdução deste novo sistema a nível do ARP permitirá conduzir o cirurgião ao longo do caminho de punção ideal, aumentado a confiança do cirurgião e reduzindo possíveis complicações (p.e. a perfuração dos órgãos). Além disso, de realçar que este sistema apresenta o potencial de tornar o ARP livre de radiação e alarga-lo a cirurgiões menos especializados.The present work was only possible thanks to the support by the Portuguese Science and Technology Foundation through the PhD grant with reference SFRH/BD/74276/2010 funded by FCT/MEC (PIDDAC) and by Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER), Programa COMPETE - Programa Operacional Factores de Competitividade (POFC) do QREN

Medical Robotics

The first generation of surgical robots are already being installed in a number of operating rooms around the world. Robotics is being introduced to medicine because it allows for unprecedented control and precision of surgical instruments in minimally invasive procedures. So far, robots have been used to position an endoscope, perform gallbladder surgery and correct gastroesophogeal reflux and heartburn. The ultimate goal of the robotic surgery field is to design a robot that can be used to perform closed-chest, beating-heart surgery. The use of robotics in surgery will expand over the next decades without any doubt. Minimally Invasive Surgery (MIS) is a revolutionary approach in surgery. In MIS, the operation is performed with instruments and viewing equipment inserted into the body through small incisions created by the surgeon, in contrast to open surgery with large incisions. This minimizes surgical trauma and damage to healthy tissue, resulting in shorter patient recovery time. The aim of this book is to provide an overview of the state-of-art, to present new ideas, original results and practical experiences in this expanding area. Nevertheless, many chapters in the book concern advanced research on this growing area. The book provides critical analysis of clinical trials, assessment of the benefits and risks of the application of these technologies. This book is certainly a small sample of the research activity on Medical Robotics going on around the globe as you read it, but it surely covers a good deal of what has been done in the field recently, and as such it works as a valuable source for researchers interested in the involved subjects, whether they are currently “medical roboticists” or not

Memorial Descritivo - Lourdes de Fátima Gonçalves Gomes

Neste relato, descrevo os principais caminhos percorridos na vida de professora e meu desenvolvimento profissional acadêmico, como integrante do Departamento de Pediatria da Universidade Federal de Uberlândia. Este memorial é requisito para progressão no Magistério de Professora Associada IV para Professora Titular da Carreira de Magistério Superior, de acordo com a Resolução Nº 03/2017, do Conselho Diretor da Universidade Federal de Uberlândia. Minha vida escolar pré-universitária, graduação em Medicina e residência em pediatria geral foi desenvolvida em Uberlândia/MG. Decidi fazer Medicina e ser professora antes mesmo de entrar na escola, pois venho de família de professores dedicados ao ensino. Em 1979, mediante o concurso vestibular, fiz graduação no curso de Medicina da Faculdade de Medicina na Universidade Federal de Uberlândia e me formei em 1984. Em 1985 e 1987, cursei a Residência Médica em Pediatria Geral, por concurso público, no Hospital de Clínicas da Faculdade de Medicina na Universidade Federal de Uberlândia. Após o período de Residência, fui contratada via Departamento de Pediatria da Universidade Federal de Uberlândia com funções de ensinos teóricos e práticos aos novos acadêmicos e residentes recém-admitidos no Pronto Socorro Infantil, na Enfermaria de Pediatria, na Unidade Neonatal e nos plantões de Pediatria, de janeiro a julho de 1987. Após concurso como docente substituta, de agosto de 1987 a dezembro de 1988, mantive-me nas funções de ensino na graduação e na residência médica em pediatria, na coordenação do ambulatório de pediatria geral para internos e residentes e nas atividades assistenciais na enfermaria de pediatria, no pronto socorro e no atendimento de pacientes graves. Em 1998, após prova, obtive o título de Especialista em Pediatria Geral, pela Sociedade Brasileira de Pediatria. Nesse período, via concurso pela Prefeitura Municipal, trabalhei na Unidade Básica de Saúde do Município de Uberlândia, onde aprendi muito sobre saúde pública. Eu coordenava as reuniões de pré-natal com grupos de gestantes (saúde fetal e pré-natal, puericultura com as mães e pais e atendimento ambulatorial de pediatria geral). Graças à minha necessidade de aprender mais, ao interesse pelo paciente grave e ao início da Unidade de Terapia Intensiva Pediátrica, pelo professor Dr. Orlando Cesar Mantese, em 1989, via concurso, iniciei Residência em Terapia Intensiva Pediátrica no Hospital São Paulo, na Escola Paulista de Medicina da Universidade Federal de São Paulo, com o professor Dr. Werther Brunow de Carvalho. Concluí a Residência de Terapia Intensiva Pediátrica em 1990 e obtive o título de Especialista em Terapia Intensiva Pediátrica pela Associação de Medicina Intensiva Brasileira. Nos dois anos seguintes, especializei-me em Neonatologia e Terapia Intensiva Neonatal na Unidade de Neonatologia do Hospital São Paulo, sob a coordenação do professor Dr. Benjamin Israel Kopelman, e obtive o título de Especialista em Neonatologia, em 1993. Em fevereiro de 1992, um sonho realizado, como contrato emergencial (retomado após concurso em 1995), assumi como intensivista e preceptora com funções assistenciais, didáticas e pesquisas, cumprindo carga horária, nos fins de semana, na UTI Pediátrica de Uberlândia, no Hospital de Clínicas de Uberlândia, sob a chefia do professor Dr. Orlando César Mantese. Em novembro de 1995, na defesa do mestrado na Universidade Federal de São Paulo, orientada pelo professor Dr. Antônio Carlos Camargo Carvalho, obtive o título de Mestre em Pediatria. Em 1996, iniciei a especialização em Cardiologia Pediátrica e Congênita no Hospital de São Paulo, assim obtive o título de Especialista em Cardiologia Pediátrica e Congênita na prova de títulos, em 2004, pela Sociedade Brasileira de Cardiologia e Sociedade Brasileira de Pediatria. Após aprovação no concurso público, iniciei o cargo de docente na Universidade Federal de Uberlândia, em agosto de 1998. Como itinerante, concluí a especialização em Ecocardiografia Pediátrica, Congênita e Fetal. Avançamos na assistência, no ensino e na pesquisa (primário ao terciário) em pediatria e UTI Pediátrica e em cardiologia pediátrica e ecocardiografia na graduação e residência médica. Assim, com a UTI pediátrica e neonatal já bem estabelecidas, iniciamos com o programa de cirurgias cardiovasculares no Hospital de Clínicas de Uberlândia em 2004. Em 2005, tornamo-nos Centro de Referência credenciado pelo Ministério da Saúde, Ministério da Educação e Cultura e Sociedade Brasileira de Hemodinâmica, SBC e SBP, em Assistência e Tratamento em Cardiologia Pediátrica (clínico, cirurgia cardiovascular, intervenções hemodinâmicas). Assim, iniciamos a especialização (2006) e Residência Médica em Cardiologia Pediátrica e Congênita (2007) e a pós em ECO, em 2008. Em 2012, obtive o título de Doutora em Cardiologia Pediátrica e Congênita no HSP-EPM-UNIFESP, com a defesa de tese sob orientação do professor Dr. Antônio Carlos de Camargo Carvalho, Titular de Cardiologia. Assim, a formação da especialidade em cardiologia pediátrica, congênita, fetal, cirurgia cardiovascular e intervenções foi muito positiva e válida por resultar em trabalhos científicos, artigos para a pediatria e em outras áreas do Hospital de Clínicas de Uberlândia. Foram realizadas dissertações de mestrado e doutorado (Cirurgião Cardiovascular Dr. Cláudio Ribeiro da Cunha, responsável pelas cirurgias cardiovasculares e congênitas; e professora Dra. Alessandra Carla Ribeiro, informações científicas de qualidade com apresentações, participações em congressos de UTI Pediátrica, Neonatologia, Pediatria e Cardiologia Pediátrica e Congênita, ECO, Cirurgia Cardiovascular). Na minha vida acadêmica, participei, ainda, como autora e coautora de capítulos de livros, pesquisas científicas publicadas em periódicos nacionais, internacionais, apresentação de trabalhos em eventos científicos, conferências, aulas, palestras em reuniões, congressos regionais, nacionais e internacionais. Participei de bancas de mestrado, doutorado e coordenação/organização de eventos científicos, desde a pós-graduação até o mestrado e doutorado, além de pequenos seminários, reuniões científicas e projetos sociais. Incentivamos acadêmicos e alunos em pesquisas, apresentações em congressos, seminários. Construímos linha de pesquisa em Doença de Kawasaki, cardiopatia congênita cianótica e acianótica, insuficiência cardíaca ECO fetal e neonatal, miocardiopatia dilatada, cirurgia cardiovascular, cardiopatias neonatais, hipertensão pulmonar, atenção às famílias atendidas cardiopatas ou não e intervenções hemodinâmicas cardiovasculares. Tornamo-nos Centro de Referência nos protocolos estaduais de Palivizumabe, Sildenafil e Bosentana no tratamento de hipertensão pulmonar pré e pós-operatório de cardiopatia congênita. Coorientei 5 alunos em projetos de pesquisa, 10 alunos em Residência de Cardiologia Pediátrica e Congênita, 8 alunos em ECO. Atualmente, eles são profissionais e exercem a especialidade em diferentes localidades. Assim, na realização deste memorial, o desafio esteve em como construí-lo. Foi necessário um exercício longo, que resultou neste trabalho cuidadoso. Ele reflete a disposição em resgatar fatos vividos, interpretá-los e entender que as derrotas aqui não relatadas são muito mais numerosas e constituem um fundamento para as possíveis vitórias. Esta versão final do Memorial passou por revisão técnica do texto no sentido de adequação às normas vigentes da língua portuguesa, sendo realizado por três revisores de gramática e ortografia, conforme declaração em anexo. O capítulo final desta jornada ainda está por ser escrito

Anatomy and Embryology of the Colon, Rectum, and Anus

A deep understanding of anatomy is mandatory for proper care of patients whether it is for diagnosing pathology, determining treatment options, or having meaningful discussions with other providers. In this chapter, we review the anatomy and embryology of the anal canal, pelvic floor, colon, and rectum. Special emphasis is placed on clinically meaningful concepts for the practicing surgeon