Diseño e implementación de un localizador espacial para cirugía Público Deposited

Los médicos cirujanos se enfrentan diariamente al problema de posicionar en coordenadas espaciales sus instrumentos quirúrgicos en referencia al paciente. Para esto se creó la cirugía estereostática que se refiere a aquellos procedimientos quirúrgicos en los que es necesaria la ubicación de coordenadas espaciales respecto al paciente dentro de un marco de referencia. También existen herramientas de cirugía asistida que permiten al médico planear rutas de acceso y puntos de incisión antes de que el paciente entre a la sala de operaciones. En general estas herramientas combinan técnicas de imagenología médica anatómica y funcional para revelar la presencia de la patología que el cirujano decide intervenir pero surge el problema de conocer la posición espacial de la lesión durante el procedimiento quirúrgico. Con el afán de resolver el problema de ubicar la posición del tejido, se han diseñado herramientas de navegación que emplean distintos principios físicos y matemáticos para calcular y ubicar las coordenadas de interés para el cirujano. Algunos ejemplos de las herramientas de navegación actuales son sistemas electromagnéticos, marcos estereostáticas y seguidores ´ópticos. Si bien estas herramientas cumplen su objetivo, también presentan limitaciones instrumentales y problemas al momento de ser usadas en una sala de operaciones. La solución propuesta en este proyecto parte de que es teóricamente posible calcular la posición de un cuerpo conociendo su posición inicial y la aceleración que éste ha sufrido en un intervalo de tiempo dado. Esto se consigue con el diseño y la implementación de un apuntador dotado de sensores de aceleración manipulado por el cirujano, una unidad de procesamiento y un sistema de despliegue de coordenadas. Este sistema consta de un sensor de acelerometría triaxial, un algoritmo de transformación de marcos de referencias, un estimador de giro de los ejes, un detector de movimiento, un algoritmo de compensación de velocidad y filtros integradores. Se realizaron 150 registros de movimientos de un trazo de una línea recta cuya distancia promedio es de 3cm, obteniendo los puntos inicial y final de cada movimiento y se utilizó un soporte que restringe el movimiento a un desplazamiento lineal y el de los giros de los ejes de navegación para que varíen lentamente, siendo la trayectoria del movimiento en paralelo al eje y del sensor. Estos registros se adquirieron con la herramienta de adquisición de acelerometría ZSTAR3 con una frecuencia de muestreo de 120Hz. Estos registros de aceleración del movimiento, se procesaron para obtener la posición a través del sistema propuesto del cual se evaluó el error cuadrático medio de las distancias estimadas para validarlo. Se discute también en esta tesis un modelo del error del sistema para estudiar la propagación del error.

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  • 2010
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Última modificación: 10/05/2022
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