Università Politecnica delle Marche Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea Specialis;ca in Ingegneria Ele=ronica

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1 Università Politecnica delle Marche Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea Specialis;ca in Ingegneria Ele=ronica SVILUPPO DI UN APPLICAZIONE SOFTWARE DI REALTÀ AUMENTATA PER L ABLAZIONE A RADIOFREQUENZA DELLE NEOPLASIE EPATICHE Relatore: Prof. Aldo Franco Dragoni Laureando: Francesco Ricciardi Correlatore: Ing. Lucio Tommaso De Paolis Dipar;mento di Ingegneria dell Innovazione Università del Salento Lecce, Italy

2 Sviluppo della Tesi Il lavoro di tesi è stato svolto in collaborazione con: AVR Lab (Augmented and Virtual Reality Lab) del Dipartimento di Ingegneria dell Innovazione dell Università del Salento ( l equipe medica del reparto di chirurgia addominale dell Ospedale Casa Sollievo della Sofferenza di San Giovanni Rotondo (Fg) 2

3 Obiettivo della Tesi Fornire al chirurgo una piattaforma da utilizzare sia per la pianificazione chirurgica pre-operatoria che durante la fase intra-operativa per effettuare il trattamento delle neoplasie epatiche con l ablazione in radiofrequenza Il sistema deve poter guidare l inserimento dell ablatore per raggiungere con precisione la lesione tumorale tramite una visualizzazione avanzata basata sull utilizzo della Realtà Aumentata 3

4 Realtà Aumentata La Realtà Aumentata consiste nella sovrapposizione di oggetti virtuali in una scena reale La percezione della realtà viene aumentata introducendo allinterno della scena reale informazioni normalmente non percepite 4

5 Neoplasie Epatiche Il tumore al fegato è un tumore che ha una notevole diffusione nel mondo Vista l'elevata casistica di questi tumori si è cercato da sempre di trovare nuove cure per questo tipo di neoplasia L'approccio chemioterapico non sempre porta a delle risposte positive e bisogna considerare anche l'enorme impatto negativo che la cura produce sullo stile di vita dei pazienti La chirurgia è ancora la forma di terapia che garantisce i migliori risultati in termini di allungamento dei tempi delle recidive e aspettativa di vita del paziente Sfortunatamente solamente una percentuale (dal 5% al 15%) dei casi può essere sottoposta a trattamento chirurgico (lesioni multifocali, vicinanza a strutture vascolari importanti o alle vie biliari) 5

6 Neoplasie Epatiche Spesso al tumore si associa una cirrosi epatica e la resezione di alcune zone del fegato può portare ad insufficienza epatica In alcuni casi il trapianto rappresenta ancora l unica soluzione La scarsa efficacia o l inapplicabilità delle terapie convenzionali ha spinto a trovare nuove strategie di cura e tra queste l ablazione a radiofrequenza (RFA) 6

7 Neoplasie Epatiche La tecnica dell ablazione a radiofrequenza consiste in un trattamento termico localizzato che ha lo scopo di distruggere il tumore riscaldandone i tessuti ad una temperatura che va oltre i 60 C Tale riscaldamento si realizza applicando energia sotto forma di corrente elettrica alternata ad una frequenza opportuna L elettrodo deve raggiungere il centro della lesione tumorale ed un array di elettrodi viene estratto per iniettare la corrente Il compito più critico nell RFA è la guida dell elettrodo Notevole precisione è richiesta per assicurare la necrosi di tutte le cellule tumorali risparmiando, al contempo, le cellule sane del fegato 7

8 RFA per le Neoplasie Epatiche 8

9 Sviluppo di un applicazione di AR Sviluppo di un applicazione per la pianificazione operatoria e utilizzo della Realtà Aumentata nella guida dell ago nel trattamento dei tumori epatico con l ablazione a radiofrequenza 9

10 Tecnologie utilizzate HARDWARE Tracker NDI Polaris Vicra Webcam Philips SPC1330NC SOFTWARE 3D Slicer Librerie IGSTK Librerie FLTK 10

11 Elaborazione di Immagini Mediche le immagini mediche del paziente vengono elaborate al fine di distinguere le diverse strutture anatomiche ed associare differenti colori agli organi si fa uso di opportuni algoritmi di segmentazione e classificazione al fine di ottenere informazioni riguardo alla forma e dimensione degli organi 11

12 Fase di Registrazione Per l applicazione AR è importante avere una perfetta corrispondenza tra organi reali ed organi virtuali e questo sui ottiene tramite un accurata fase di registrazione La fase di registrazione viene effettuata una sola volta all inizio della procedura chirurgica L algoritmo di registrazione si basa su punti fiduciali 12

13 Fase di Registrazione 13

14 Applicazione di Realtà Aumentata 14

15 Conclusioni Pianificazione pre-operatoria: Ø visualizzazione avanzata Ø Interazione con i modelli virtuali Ø approccio migliore allo studio della patologia Ø possibilità di definire con più semplicità l iter operatorio Pratica intra-operatoria: Ø facilitazione dell inserimento dell ago Ø possibilità di evitare il danneggiamento di strutture importanti Ø riduzione del tempo d intervento 15

16 Sviluppi futuri miglioramenti nella visualizzazione aumentata compensazione del moto del fegato dovuto alla respirazione simulare la deformazione dell ago VALIDAZIONE Ø valutazione dell accuratezza del sistema Ø esecuzione di un protocollo di test Ø sperimentazione in sala operatoria 16

17 Per ulteriori informazioni: Francesco Ricciardi Lucio Tommaso De Paolis Dipartimento di Ingegneria dell Innovazione Università del Salento Lecce, Italy c