Componente de seguimiento para software de Neuronavegación quirúrgica basado en visión estereoscópica

• Autores: José Lozano Hernández, Mileydi Moreno Mirabal, Ernesto de la Cruz Guevara Ramírez
• Localización: Serie Científica de la Universidad de las Ciencias Informáticas, ISSN-e 2306-2495, Vol. 9, Nº. 3, 2016, págs. 41-55
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Tracking component for surgical neuronavigation software based on stereo vision
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• Resumen
  • español

    El componente de seguimiento de los instrumentos quirúrgicos, es uno de los tres componentes principales de un sistema de neuronavegación guiada por imágenes. En el año 2012 se desarrolló un prototipo de neuronavegador en la Facultad 5 de la Universidad de las Ciencias Informáticas, basado en un componente de seguimiento monocular con un error de exactitud de 4,17 mm. Este trabajo se enfoca en la siguiente problemática: el componente de seguimiento monocular existente en el prototipo de neuronavegador con cámaras de bajo costo, no satisface las necesidades de exactitud requeridas para el seguimiento del instrumental quirúrgico en un sistema de neuronavegación guiada por imágenes. Se plantea como objetivo Implementar un componente de seguimiento estereoscópico que permita incrementar la exactitud en el seguimiento del instrumental quirúrgico para un sistema de neuronavegación quirúrgica. Se desarrolló un sistema estereoscópico para el seguimiento del instrumental quirúrgico basado en las bibliotecas ArUco, OpenCV, IGSTK y el marco de trabajo Qt. El sistema es capaz de adquirir la orientación y posición espacial de varios marcadores visibles para ambas cámaras. Mediante las pruebas realizadas se obtuvo un error de 1:81 mm, con lo que se demuestra que el uso de las técnicas estereoscópicas mejora considerablemente la exactitud con respecto a la solución monocular. La solución ofrece una exactitud limitada para un contexto real, pero permite el desarrollo de funcionalidades para un neuronavegador como una alternativa de bajo costo y sirve de apoyo a las prácticas docentes en la formación de neurocirujanos.

  • English

    The tracking component of the surgical instruments is one of the three main components of an image-guided neuronavigation system. In 2012 was made a prototype of neuronavigation at the Faculty 5 of the University of Informatics Sciences, based on a component of a monocular tracking and the accuracy error was about 4.17 mm. This work focuses on the problem: the existing monocular tracking component does not meet the requirements for tracking surgical instruments in a system of image-guided neuronavigation. Therefore, this work seeks to implement a stereoscopic tracking component that allows to increase the tracking accuracy of the surgical instruments for neuronavigation system. The result is a stereo system for tracking surgical instruments, based on the ArUco, OpenCV, IGSTK and Qt libraries. The system is capable of acquiring the spatial position and orientation of several visible markers for both cameras. In testing was obtained an error of 1,81 mm, which demonstrates that the use of stereoscopic techniques, significantly improves the accuracy regarding the monocular solution. The solution has limited accuracy for real situations, but allows to build a low cost alternative for neuronavigation systems and supports the teaching in neurosurgery.