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Tesi etd-03262012-155229


Tipo di tesi
Tesi di laurea specialistica
Autore
ARGIOLAS, ALFREDO
URN
etd-03262012-155229
Titolo
Sviluppo di un sistema di acquisizione 3D a più punti di vista attuato magneticamente per chirurgia laparoscopica
Struttura
INGEGNERIA
Corso di studi
INGEGNERIA BIOMEDICA
Commissione
relatore Prof.ssa Menciassi, Arianna
tutor Ing. Silvestri, Michele
tutor Ing. Ranzani, Tommaso
relatore Prof.ssa Vatteroni, Monica
Parole chiave
  • autostereoscopico
  • multi-view
  • display
  • laparoscopia
  • magnetico
Data inizio appello
24/04/2012;
Disponibilità
parziale
Data di rilascio
2052-04-24
Riassunto analitico
L'obiettivo del presente lavoro di tesi è l'esecuzione di uno studio pilota che verifichi la reale possibilità di utilizzo in chirurgia laparoscopica e SPL di un sistema di acquisizione video 3D, da interfacciare con i moderni dispositivi di visualizzazione 3D, che, sfruttando un accoppiamento magnetico con un handle esterno, possa essere non solo ancorato all’addome del paziente ma anche attuato, trasmettendo 4 gradi di libertà interni. In questo modo ci si propone di garantire una visione della scena operatoria tridimensionale, così da facilitare, laddove possibile, il compito del chirurgo. In particolar modo, l'attenzione si è rivolta allo sviluppo di un sistema di acquisizione interfacciabile con i moderni monitor autostereoscopici a più punti di vista, sebbene sia utilizzabile anche con tutti gli altri sistemi di visualizzazione 3D. Grazie al dispositivo realizzato, infatti, è possibile acquisire immagini e video adatti, in numero e formato, all'utilizzo di dispositivi autostereoscopici multi-view e non, semplicemente variando il numero e il posizionamento delle videocamere che costituiscono il sistema di acquisizione video.
Il sistema di acquisizione video è stato progettato in modo da assicurare il corretto interfacciamento dello stesso con un'ampia gamma di display, analizzati in base ad alcuni parametri di interesse specifici per un utilizzo in sala operatoria del display autostereoscopico multi-view.

During the last 20 years, minimally invasive surgery (MIS), laparoscopy and single port laparoscopy (SPL) have driven the development of new techniques and devices used in most specialties of surgery, thus leading to the need of miniaturized vision systems for image acquisition. Moreover, progresses in visualization system technologies have made three-dimensional (3D) view of the surgical field really appealing, as demonstrated by daVinci's vision system, which uses a binocular visor and an immersive console.
Moreover, autostereoscopic displays are the ongoing technology of 3D visualization systems, as they are able to provide 3D perception without the need for any special glasses, filters or others wearable devices. Different technologies can be used to make similar displays:
multi-projector, time-sequential, spatial multiplex (parallax barrier, lenticular sheet or slanted lenticular sheet), Chromatic Light Deflector (CLD) or hybrid systems. These devices can be divided in: 2-views, head-tracked or multi-views systems. In 2-views displays, two images are sent to obtain the 3D effect, and stereoscopic vision is allowed only in a limited viewing angle. Head-tracked systems can provide the user with a wider freedom of movement, because the best stereo pair is sent in relation to the viewer's position. Finally, multi-view displays require the acquisition of multiple images across the viewing field. This type of display accommodates multiple viewers, each seeing 3D from its own point of view, thus allowing also the viewer to move without losing the 3D perception.
The main advantages of using multi-views autostereoscopic 3D displays in surgery are the following:
- the user is not hampered by glasses or cables;
- the surgeon is allowed to move without losing the 3D perception, because a large number of views is assured. This provides less eyes fatigue, better 3D perception, thus increasing the outcome of surgery;
- multi-views systems allow multiple users to share the same 3D scene at the same time. Therefore all members of the surgical team can watch the same 3D image, fully cooperating with the surgeon. However, it is not easy to develop a multi-views acquisition system for surgery, specially because size limitations are the primary constraint. The aim of this work is to develop a miniaturized vision acquisition system for SPL, which can be interfaced with a multi-view autostereoscopic display, thus paving the way to the use of this kind of devices in practical surgery.

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