طراحی فرایند جااندازی استخوان گونه، بیش از عمل، به کمک اطلس CTبرای استفاده در سامکانه راهبری جراحی
General Material Designation
[پایان نامه]
First Statement of Responsibility
محمد رضا نوری
.PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC
Name of Publisher, Distributor, etc.
دانشگاه علوم پزشکی تهران، دانشکده پزشکی
Date of Publication, Distribution, etc.
۱۳۹۹
PHYSICAL DESCRIPTION
Specific Material Designation and Extent of Item
۱۲۸ص
Other Physical Details
جدول و نمودار
Accompanying Material
سی دی
DISSERTATION (THESIS) NOTE
Dissertation or thesis details and type of degree
دکتری تخصصی(PHD)
Discipline of degree
مهندسی پزشکی
SUMMARY OR ABSTRACT
Text of Note
تکنولوژی های دیجیتال به صورت گسترده¬ای در حوزه سلامت ورود کرده و آن را تحت تأثیر قرار داده¬اند. اثر این تکنولوژی¬ها در حوزه جمجمه، فک و صورت (CMF) از تکنولوژی های مربوط به ایمپلنت¬های دندانپزشکی، تا ایمپلنت ها یا پروتزهای اختصاصی بیمار، و طرح¬ریزی مجازی جراحی برای جراحی¬های بازسازی به وضوح قابل مشاهده است. یکی از تکنولوژی¬های مهم دیجیتال در حوزه جراحی¬های CMF، سیستم های نویگیشن هستند. این سیستم¬ها به کمک تکنیک¬های پردازش تصویر به جراح کمک می¬کنند تا پروتز را به درستی در محل طرح¬ریزی شده جاگذاری کند.هدف: این پژوهش به دنبال یافتن روشی برای تشخیص و ارزیابی خودکار صفحه تقارن در جمجمه، که یکی از چالش¬های باز در این حوزه است، می¬باشد. هدف دیگر این پژوهش استفاده از اطلس تصاویر CT برای طرح¬ریزی بیماران دارای شکستگی¬های دو طرفه در ناحیه استخوان گونه است. این پژوهش در نهایت قصد دارد با استفاده از اطلاعات به دست آمده از طرح¬ریزی، محل قرارگیری پروتز را با کمک سیستم نویگیشن ارزیابی نماید.مواد و روش کار: به منظور استخراج و ارزیابی خودکار صفحه تقارن از یک روش جدید تکراری مبتنی بر الگوریتم¬های PCA و ICP و همچنین روش فاصله¬سنجی هاووسدورف (HD)، استفاده شده است. استفاده از ماتریس چرخش مستخرج از ICP برای جبران خطای صفحه تقارن مرحله قبل، نوآوری اصلی این بخش می¬باشد. برای افزایش سرعت محاسبات در روش ICP از نسخه توسعه یافته این روش با درخت-kD استفاده شده است. به منظور کاهش خطا، یک بار از داده¬های جلویی جمجمه (صورت) به عنوان لندمارک استفاده شده و صفحه تقارن محاسبه شد.از سوی دیگر، یک اطلس برای ناحیه استخوان گونه به کمک تصاویر CT سالم ساخته شده و برای درمان شکستگی¬های دو طرفه مورد استفاده قرار گرفته است. برای ساخت اطلس از روش مدل شکل آماری (SSM) استفاده شد. برای تجمیع اطلاعات مربوط به تغییرات آناتومیک از یک الگوریتم رجیستریشن سه بعدی، مبتنی بر شدت روشنایی (ابزار MIRT) استفاده شد. در این پژوهش دو ایده برای ارزیابی محل قرارگیری پروتز بدون نیاز به تصویربرداری حین عمل پیاده-سازی شده است. ایده اول در نظر گرفتن پروتز به عنوان یک مجموعه تصویر DICOM است. بعد از جاگذاری پروتز، با رجیستر کردن مجدد پروتز، در تمام نماها (اکسیال، سجیتال، کرونال و سه بعدی) موقعیت پروتز به روز رسانی می¬شود. در ایده دوم با ایجاد تغییر در فرآیند طرح¬ریزی پروتز و قرار دادن بخش نشانگرِ مارکر نویگیشن روی پروتز، امکان معرفی پروتز به عنوان یک ابزار در سیستم نویگیشن فراهم می¬شود.یافته¬ها: در بخش مربوط به محاسبه و ارزیابی صفحه تقارن، روش پیشنهادی در 6 تکرار به همگرایی می¬رسد. همچنین با استفاده از ICP توسعه یافته با درخت-kD سرعت محاسبات ICP را 99 بار افزایش داده¬ایم. معیار HD که برای ارزیابی دقت صفحه تقارن به کار گرفته شده است، خطای mm 66/0 ± 76/7 را برای 15 جمجمه سالم نشان می¬دهد. خطای به دست آمده برای 7 داده بیمار دارای شکستگی یک طرفه mm 86/0 ± 17/8 می¬باشد. بعد از اصلاح داده¬ها و استفاده از لندمارک¬های صورت خطا برای افراد سالم و بیمار به ترتیب، mm 40/0 ± 01/5 و mm 62/0 ± 94/5 به دست آمد که به ترتیب 6/35% و 2/27% کاهش را نشان می¬دهد.مقایسه نتایج روش اطلس با روش قرینه¬سازی نشان داد نتایج هر دو روش نزدیک به هم هستند. خطای طرح¬ریزی مبتنی اطلس و قرینه¬یابی، به ترتیب، mm 34/1 ± 12/2 و mm 16/1 ± 9/1 می¬باشد. قابل اعتماد بودن نتایج به دست آمده از اطلس یکی از دستاوردهای مهم این پژوهش بوده است.با پیاده¬سازی ایده¬های مطرح شده در سیستم نویگیشن نیاز به تصویربرداری حین عمل برطرف می-شود. ایده دوم کمک می¬کند تا بتوان پروتز را به صورت زمان- حقیقی دنبال کرد. این ایده بدون نیاز به تثبیت پروتز، موقعیت آن را در تمام نماها نشان می¬دهد. جراح بعد از اطمینان از محل مناسب پروتز آن را پیچ خواهد کرد.نتیجه¬گیری: مجموعه راهکارهای ارائه شده در این پژوهش به دنبال ارتقای تکنولوژی¬ها و تکنیک¬های مبتنی بر کامپیوتر، جهت افزایش بهره¬وری عمل¬های جراحی جاگذاری پروتز اختصاصی بیمار در جراحی-های فک و صورت است. در حال حاضر نتایج برآمده از این پژوهش، به صورت خدمت، در بیمارستان شریعتی تهران به بیماران ارائه می¬شود. این خدمات شامل استفاده از اطلس طراحی شده برای طرح¬ریزی درمان بیماران دارای شکستگی دو طرفه صورت، و همچنین استفاده از تکنولوژی نویگیشن برای ارزیابی موقعیت پروتز حین جراحی می¬باشد.