Título provisional de la tesis
Planificación de trayectorias quirúrgicas a partir de datos multimodales completos o parciales y registro de imagen.
Resumen
Uno de los problemas de mayor interés para la comunidad científica en el área de la robótica quirúrgica es la transferencia de la información preoperatoria al escenario quirúrgico y su actualización en tiempo real. Solucionar este aspecto es clave para los futuros desarrollos encaminados hacia la autonomía de los robots quirúrgicos. En concreto, el registro de imágenes deformables entre la imagen preoperatoria y la información intraoperatoria es una tarea esencial en el procesamiento de imágenes médicas.
Inicialmente se busca obtener un modelo de deformación del cerebro, para ello se pretende utilizar la información obtenida de las imágenes preoperatorias de Resonancia Magnética (MRI) de Tensor de Difusión (DTI) y/o Peso de Difusión (DWI) como esqueleto interno, basado en las estructuras anatómicas rígidas, inicialmente considerado estático, para posteriormente ser dotado de un modelo de deformación.
En una segunda etapa, una vez se disponga de un algoritmo de registro de imágenes basado en el modelo de deformación de DTI/DWI, se plantea disponer de un sistema de información intraoperatoria en tiempo real que pueda ser integrado junto con el algoritmo de registro en un navegador quirúrgico con capacidad de actualización en tiempo real. Para ello, se pretende simular una señal de ultrasonido (US) a partir de una imagen MRI. La hipótesis es que se pueda simular dicha señal cuando la sonda se coloca como efector final sobre un robot colaborativo y se posiciona frente al modelo de un tejido biológico. Este montaje permite disponer en todo momento de la posición de la sonda de US, y por tanto conocer información en tiempo real junto con la ubicación del origen de la señal. En este esquema, se nombra la imagen “simulada” como fija y así realizar la convolución con una imagen móvil obtenida en tiempo real, implementando un algoritmo de fusión multimodal que permita actualizar el modelo de deformación de la primera etapa.
Como objetivo final de la investigación planteada, se dispondrá de un navegador quirúrgico con capacidad de adaptación de trayectorias robóticas a partir de la información intraoperatoria. Para ello, las etapas anteriormente planteadas deben integrarse en un novedoso navegador que no se encuentra disponible en la actualidad. Se plantea la validación de este en la planificación y ejecución de trayectorias robotizadas para intervenciones quirúrgicas. En concreto se ha previsto la realización de procedimientos de neurocirugía en los que el navegador será el encargado de gestionar los efectos derivados del efecto del brain-shift, el cual hace referencia a las deformaciones que sufre el tejido cerebral durante la intervención. Por tanto, el navegador quirúrgico adaptativo permitirá abrir el campo de la integración de técnicas de inteligencia artificial para dar los primeros pasos en la autonomía de robots quirúrgicos en escenarios no estructurados.
Director: José María Sabater Navarro
Co-Director: Miguel Ángel De La Casa Lillo
Publicaciones derivadas de la tesis:
Manrique Córdoba, J., Cases-Hurtado, J., Romero Ante, J. D., de la Casa Lillo, M. Á., & Sabater-Navarro, J. M. (2023). Reducción de puntos de una trayectoria 3D basada en el algoritmo Douglas-Peucker. Aplicación a robótica quirúrgica. In XLIV Jornadas de Automática (pp. 65-70). Universidade da Coruña. Servizo de Publicacións.
Rumbo, I., Cases-Hurtado, J., Manrique Córdoba, J., Romero Ante, J. D., Martorell, C., Vivas Albán, Ó. A., & Sabater-Navarro, J. M. (2023). Plataforma experimental para la obtención de las fuerzas de interacción en cirugía mínimamente invasiva. In XLIV Jornadas de Automática (pp. 110-115). Universidade da Coruña. Servizo de Publicacións.
Elvira Soler, G., Manrique Córdoba, J., Vicente-Samper, J. M., & Sabater-Navarro, J. M. (2022). Monitorización de fuerzas de mecanizado con un robot UR3e. In XLIII Jornadas de Automática (pp. 687-693). Universidade da Coruña. Servizo de Publicacións.
Código ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0684-8534