Naslov Spatial patient registration in robotic neurosurgery Naslov (hrvatski) Prostorna registracija pacijenta u robotskoj neurokirurgiji Autor Filip Šuligoj Mentor Bojan Jerbić (mentor)Član povjerenstva Andrej Jokić (predsjednik povjerenstva)Član povjerenstva Bojan Jerbić (član povjerenstva)Član povjerenstva Darko Chudy (član povjerenstva)Ustanova koja je dodijelila Sveučilište u Zagrebu Datum i država obrane 2018-10-01, Hrvatska Znanstveno / umjetničko TEHNIČKE ZNANOSTI Univerzalna decimalna klasifikacijaUDC ) 004 - Računalna znanost i tehnologija. Računalstvo. Obrada podataka 616 - Patologija. Klinička medicina Sažetak In medicine, robots can be applied as a part of complex and computer-assisted systems for diagnosis, preoperative planning, surgery, post-operative patient care, and hospital logistics. Surgical robot systems can improve the existing operative procedures in terms of better efficiency, accuracy, and greater reliability of performance. Since the operating target in neurosurgery is not visible, the use of robots requires spatial patient registration. The spatial patient registration is an
... Više alignment of patient images acquired by means of an appropriate kind of scan technology with a patient located in the operating room (OR). Registration, in general, is a fundamental problem which occurs in many scientific fields, such as machine vision, image processing, robotics, and medicine, and it denotes transformation of two data sets into one coordinate system. The research proposed in this doctoral thesis addresses major elements of spatial patient registration in robotic neurosurgery: localization of the patient in the medical images and in the OR, rigid point-based registration, and automation of the overall patient registration procedure. This implies a good knowledge of the state-of-the-art methods in robotic surgery, the development and implementation of new methods and algorithms, and measurements that evaluate the achieved results. In order to improve the image space localization, a novel algorithm was developed; it uses a unique approach combining machine vision algorithms, biomedical image filtration methods, and mathematical estimation methods to determine the centre of each individual fiducial marker. A novel correspondence algorithm and a framework for an automatic patient registration procedure using freely distributed fiducial markers in the application of a robot in neurosurgery were established. Both the image space and the physical space localization, and, subsequently, the registration, are executed autonomously and do not require the additional employment of the medical personnel. For localization in the physical space, a concept of robot localization strategy was introduced, implemented, and tested. Localization strategies use specific approach angles, orientations and types of movement of a robot during the fiducial marker localization procedure in the physical space and positioning to the target points. Influence of the robot localization strategy on the overall application error of a robot system used in frameless stereotactic neurosurgery was measured and analysed. Sakrij dio sažetka Sažetak (hrvatski) U interventnoj medicini, roboti se općenito mogu primijeniti kao dio kompleksnih i računalno potpomognutih sustava koji imaju mogućnosti dijagnoze, predoperativnog planiranja, provođenja operativnih zahvata, postoperativne njege, vođenja bolničke logistike itd. Kirurški robotski sustavi mogu unaprijediti postojeće operativne procedure poboljšanom efikasnošću, preciznošću i većom sigurnošću izvođenja. Budući da operativni ciljevi u neurokirurgiji u većini slučajeva nisu vidljivi,
... Više upotreba robota zahtijeva prostornu registraciju pacijenta. Prostorna registracija pacijenta podrazumijeva povezivanje snimaka pacijenta dobivenih odgovarajućom tehnikom skeniranja s pacijentom smještenim u operacijskoj sali. Registracija je temeljni problem koji se pojavljuje u mnogim znanstvenim područjima kao što su strojni vid, obrada slike, robotika i medicina te označava transformaciju dvaju skupa podataka u jedan koordinatni sustav. Istraživanje predloženo u ovom doktorskom radu obrađuje glavne komponente prostorne registracije pacijenta u robotskoj neurokirurgiji: lokalizaciju pacijenta u medicinskim snimkama i operacijskoj sali, krutu (eng. rigid) registraciju i automatizaciju cjelokupnog postupka prostorne registracije pacijenata. Podrazumijeva se dobro poznavanje suvremenih metoda primjenjenih u robotskim medicinskim zahvatima, razvoj i implementacija novih metoda i algoritama te mjerenja na temelju kojih se mogu vrednovati postignuti rezultati. Kako bi se poboljšala lokalizacija pacijenta u volumetrijskim snimkama razvijen je novi algoritam koji koristi jedinstven pristup odnosno kombinaciju algoritama strojnog vida, biomedicinskih metoda filtriranja slike i metoda matematičke procjene kako bi se utvrdilo središte svakog markera. Razvijen je algoritam za uparivanje točaka i sustav za automatsku registraciju pacijenta koji koristi slobodno distribuirane markere. Lokalizacija u medicinskim snimkama i fizičkom prostoru, a potom i registracija, odvijaju se samostalno te ne zahtijevaju dodatnu intervenciju medicinskog osoblja. Za lokalizaciju u fizičkom prostoru je predstavljen, implementiran i testiran koncept strategije robotske lokalizacije. Lokalizacijske strategije koriste specifične kuteve, orijentacije i vrste kretanja robota tijekom postupka lokalizacije markera i pozicioniranja na ciljanu točku. Izmjereni su i analizirani utjecaji strategije robotske lokalizacije na ukupnu pogrešku robotskog sustava za stereotaktičku neurokirurgiju. Sakrij dio sažetka Ključne riječi
medical robotics
registration
biomedical image processing
correspondence algorithm
robot localization
accuracy
RONNA
Ključne riječi (hrvatski)
medicinska robotika
registracija
obrada biomedicinskih slika
algoritam za uparivanje točaka
robotska lokalizacija
točnost
RONNA
Jezik engleski URN:NBN urn:nbn:hr:235:555139 Studijski program Naziv: Strojarstvo i brodogradnja Vrsta resursa Tekst Način izrade datoteke Izvorno digitalna Prava pristupa Otvoreni pristup Uvjeti korištenja Datum i vrijeme pohrane 2020-04-08 21:07:04
