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    Utilizzo della realtà aumentata per ottimizzare il posizionamento di una dima di taglio nel caso di resezioni pelviche

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    Il presente lavoro di tesi è stato realizzato presso il centro EndoCas, centro di ricerca dell’Università di Pisa, e ha l’obiettivo di studiare come la realtà aumentata ottimizzi il posizionamento di una dima chirurgica durante una procedura di resezione pelvica. Le operazioni di resezioni pelviche, allo stato dell'arte odierno, sono causate ed effettuate, maggiormente, per la presenza di sarcomi, malformazioni displasiche e procedure di revisione di protesi d'anca. Dopo un’analisi delle procedure chirurgiche in atto allo stato dell’arte, è stato effettuato uno studio accurato di tre casi di resezioni pelviche, eseguiti presso l'Azienda Ospedaliero Universitaria Pisana, in cui si è scelto di porre l'attenzione su un caso di impianto di protesi pelvica con annessa revisione di protesi d'anca, in cui è stata utilizzata una dima chirurgica per effettuare l'osteotomia. La scelta è stata focalizzata su questo caso per due fattori principali: l’anatomia del paziente è il più possibile generalizzabile ad altri tipi di intervento comprendenti resezioni pelviche e l’osteotomia da realizzare, da parte del chirurgo, divide l’anca in due netti frammenti con margini totalmente dipendenti dal posizionamento corretto della dima di taglio. Per facilitare quest’ultimo, si è sviluppato un workflow operativo per utilizzare la Realtà Aumentata nel task chirurgico. Sono state così eseguite le seguenti fasi: la segmentazione dell'osso da immagini CT del paziente con successiva stampa 3D in ABS, la sensorizzazione e stampa 3D della dima chirurgica con la creazione di un corpo unico formato dalla dima e da tre marker sferici, necessari per effettuare il tracking ottico durante il testing con la Realtà Aumentata. La realizzazione di un fantoccio in poliuretano espanso che includesse all’interno la porzione di anca stampata precedentemente, affinché il grado di realisticità nella fase di testing fosse il più alto designabile. La definizione di guide virtuali, fulcro per l’uso della realtà aumentata, che hanno il compito di facilitare il posizionamento della dima chirurgica durante l’intervento, in questo specifico studio si suddividono in guide 1D tratteggiate che contornano il perimetro dell’osso esposto e guide 2D che comprendono maggior area superficiale. Sono state così effettuate prove sperimentali in cui l’utente indossa il visore, in modalità Video See-Through (VST), attraverso cui l’utente visualizza ciò che inquadra con le camere alloggiate sul visore. Si posiziona la dima chirurgica cercando una perfetta sovrapposizione delle guide virtuali sull’osso all’interno del fantoccio, visualizzate in ordine randomico e posizionate nella corretta configurazione spaziale, grazie alla presenza dei tre marker sferici indispensabili per effettuare il tracking ottico. Alla fine della fase di testing, gli utenti hanno valutato qualitativamente il task eseguito secondo tre parametri: la facilità di posizionamento della dima, la riduzione del tempo di posizionamento, l’intuitività del task. Dal punto di vista quantitativo, invece, l'errore commesso di posizionamento è stato valutato grazie all’introduzione di 3 reperi fissi sferici sull’osso all’interno del fantoccio e posizionati nel campo visivo disponibile durante l'operazione chirurgica, affinché il visore non abbia difficoltà di visualizzazione. Sui reperi fissi, a fine test, vengono visualizzati i medesimi reperi in formato virtuale, in modo che la sovrapposizione permetta di valutare quale sia l’errore commesso di posizionamento della dima chirurgica utilizzando la realtà aumentata. Dalle prove effettuate si hanno feedback positivi sia dal punto di vista qualitativo sull’approccio della nuova tecnica utilizzata che dal punto di vista dell’errore commesso, a favore di una riduzione della difficoltà di posizionamento della dima chirurgica grazie all’utilizzo della Realtà Aumentata
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