Planeamento cirúrgico ortopédico assistido por computador: uma abordagem 3D

Abstract

O planeamento tem vindo a ganhar preponderncia entre a comunidade médica de cirurgiões. A elaboração de um plano para a cirurgia é fundamental para que esta se desenrole da melhor forma possível, encurtando assim os tempos de recuperação do paciente. No caso da cirurgia ortopédica, o planeamento tem uma importância ainda mais acentuada, devido à relação estreita entre os tempos de recuperação e fiabilidade a que o paciente fica sujeito e o sucesso da cirurgia. Assim, é importante que os cirurgiões disponham de ferramentas que os auxiliem nessa tarefa, por forma a torná-la menos morosa e complexa. No entanto, isso não acontece. As soluções ao dispor dos cirurgiões revelam-se insuficientes, não possibilitando uma visão global da extensão da lesão e possíveis intervenções. Dessas soluções, apenas um pequeno número permite a modelação tridimensional do estudo imagiológico de tomografia computorizada. Porém, não possibilitam que a análise da intervenção desenvolvida pelo cirurgião possa ser feita no mesmo universo geométrico. Isto deve-se essencialmente à dificuldade de interoperação entre tipos de formato imagem diferentes, dado que o estudo imagiológico é do tipo matricial e os templates representativos dos apoios físicos, vectorial. Posto isto, o presente trabalho pretende apresentar uma solução para este problema de interoperação, bem como a sua implementação. Através da solução apresentada, o cirurgião tem a possibilidade de manipular uma isosuperfície renderizada tridimensionalmente a partir do estudo imagiológico selecionado. De seguida, é-lhe permitido adicionar as representações digitais dos apoios físicos utilizados, por forma a avaliar a viabilidade da sua abordagem. Em conjunto, tem a possibilidade de gerar novas isosuperfícies de valores diferentes, bem como cortar o modelo final num plano previamente definido, o que permite uma análise, agora em duas dimensões, da intervenção planeada. Posto isto, é possível concluir que a solução apresentada auxilia o cirurgião no desenvolvimento de um planeamento mais adequado, podendo analisar tridimensionalmente o impacto da sua intervenção no paciente.

Planning has gained predominance among the medical community. The preparation of a surgery plan is essential for this to take place in the best way possible, thus shortening patient’s recovery times. In the case of orthopedic surgery, planning has an accentuated importance, due to the close relation between recovering times and reliability that the patient is subjected and the success of the surgery. Thus, it is important that surgeons are provided with tools that help them in this task, in order to make it less time consuming and arduous. However, this doesn’t actually happen. Available solutions for surgeons are insufficient and do not allow an overview of the injury’s extent and possible solutions. Within these solutions, only a small number allows a three-dimensional modeling of the imaging study, disallowing however, that the solution developed by the surgeon can be analyzed in the same geometric universe. This is mainly due to the difficulty of interoperation among different types of image, since the medical imaging study is matrix type and the templates representing physical support, vectorial. This work aims to present a solution and its implementation for this problem. With the developed application, the surgeon is able to manipulate a three-dimensional isosurface rendered from the selected imaging study. Then, he can add digital representations of the used physical supports, in order to evaluate the feasibility of his planning. He has the possibility to generate new isosurfaces of di↵erent values, and cut the final model in a pre-defined plan, which enables an analysis, now in two dimensions, of the planned solution. Thus, it is possible to conclude that the presented application assists the surgeon in the planning process in a more suitable way, where he can three-dimensionally analyze the impact of his surgical intervention on the patient.