Neuronavegador cirúrgico guiado por imagens de ressonância magnética pré-operatória, baseado num transdutor de posição magnético

Ana Paula Perini, Lucas Ferrari de Oliveira, Rogério Bulha Siqueira, Hélio Rubens Machado, Antonio Adilton Oliveira Carneiro
2009 Revista Brasileira de Engenharia Biomédica  
Resumo Neurocirurgia guiada por imagem permite ao neurocirurgião navegar dentro do cérebro do paciente, usando imagens préoperatórias como orientação, através do uso de sistemas de rastreamento 3D, durante o procedimento cirúrgico. Seguindo um procedimento de calibração, a posição tridimensional e a orientação dos instrumentos cirúrgicos podem ser transmitidas ao computador. Estas informações espaciais são usadas para acessar a região de interesse nas imagens pré-operatórias com a finalidade de
more » ... apresentá-las ao cirurgião durante o procedimento cirúrgico. Contudo, quando se faz a craniotomia para a remoção da lesão, o movimento do tecido cerebral pode ser fonte significativa de erro nestes sistemas de navegação. A arquitetura implementada neste trabalho visa o desenvolvimento de um sistema que permite planejamento e orientação cirúrgica guiada por imagem de ultrassom. Para orientação cirúrgica foi desenvolvido um software que permite extrair fatias do volume de imagens de ressonância magnética (IRM), com orientação fornecida por um transdutor espacial baseado em indução magnética (Polhemus ® ). As fatias extraídas com este software são importantes porque mostram a região do cérebro que o neurocirurgião está observando durante o ato cirúrgico e, além disso, elas podem ser correlacionadas com imagens de ultrassom (IUS) intra-operatórias para detectar e corrigir a deformação do tecido cerebral durante a cirurgia. A ferramenta para navegação per-cirúrgica foi desenvolvida para fornecer três fatias ortogonais obtidas através do volume de imagens. Na metodologia usada para a implementação do software, foi utilizada a linguagem de programação Python ™ e a biblioteca gráfica Visualization Toolkit (VTK). O programa para extrair fatias do volume de IRM permitiu a aplicação de transformações ao volume, com base nos valores de coordenadas fornecidos pelo transdutor de posição Polhemus ® . Abstract Image guided neurosurgery enables the neurosurgeon to navigate inside the patient's brain using pre-operative images as a guide and a tracking system, during a surgery. Following a calibration procedure, three-dimensional position and orientation of surgical instruments may be transmitted to computer. The spatial information is used to access a region of interest, in the pre-operative images, displaying them to the neurosurgeon during the surgical procedure. However, when a craniotomy is involved and the lesion is removed, movements of brain tissue can be a significant source of error in these conventional navigation systems. The architecture implemented in this work intends the development of a system to surgical planning and orientation guided by ultrasound image. For surgical orientation, the software developed allows the extraction of slices from the volume of the magnetic resonance images (MRI) with orientation supplied by a magnetic position sensor (Polhemus ® ). The slices extracted with this software are important because they show the cerebral area that the neurosurgeon is observing during the surgery, and besides they can be correlated with the intra-operative ultrasound images to detect and to correct the deformation of brain tissue during the surgery. Also, a tool for per-operative navigation was developed, providing three orthogonal planes through the image volume. In the methodology used for the software implementation, the Python ™ programming language and the Visualization Toolkit (VTK) graphics library were used. The program to extract slices of the MRI volume allowed the application of transformations in the volume, using coordinates supplied by the position sensor.
doi:10.4322/rbeb.2012.069 fatcat:zbisytsllrg5hcn6z4ypgwwm4e