УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ ИГЛЫ ДЛЯ БРАХИТЕРАПИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВНУТРИТКАНЕВОЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ 3D-ВИЗУАЛИЗАЦИИ В РЕЖИМЕ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ
- Авторы: Грязнов Н.А.1, Сенчик К.Ю.1, Киреева Г.С.1, Харламов В.В.1, Новицкий Д.В.1, Никитин С.А.1
-
Учреждения:
- ФГАНУ «Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики»
- Выпуск: № 6 (2016)
- Страницы: 95-99
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.eco-vector.com/1728-2985/article/view/286612
- ID: 286612
Цитировать
Полный текст
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Доступ платный или только для подписчиков
Аннотация
Цель исследования: в модельном эксперименте изучить возможности разработанного программного обеспечения ультразвуковой 3D-визуализации опухолей в фантоме тканей малого таза для управления движением игл для брахитерапии с использованием 6-координатного робота-манипулятора. Материалы и методы: для эксперимента были использованы шестикоординатный робот-манипулятор с устройством для перемещения игл, фантом с моделью опухоли в своем составе и ультразвуковой сканер с биплановым датчиком. С помощью разработанного программного обеспечения роботом-манипулятором в автоматическом режиме осуществлялось введение иглы в фантом с моделью опухоли. На всех этапах введения проводилось отслеживание положения иглы в фантоме по данным, получаемым с ультразвукового датчика. Результаты: было разработано и апробировано программное обеспечение внутритканевой ультразвуковой визуализации для управления движением игл для брахитерапии УЗИ-сканером, сопряженным с макетом роботизированной системы, обеспечивающей 3D-моделирование опухоли в составе использованного фантома тканей малого таза. При этом в ходе проведения операции программа корректирует имеющуюся модель по результатам текущего УЗИ с учетом возникших смещений и отеков предстательной железы. Заключение: в ходе модельного эксперимента доказана работоспособность предложенного метода построения 3D-изображений опухолей в фантоме тканей малого таза и отслеживания движения игл в фантоме в режиме реального времени с помощью УЗ-сканера, сопряженного с макетом роботизированной системы для брахитерапии. Дальнейшая доработка программного обеспечения, обеспечивающего обработку УЗ-снимков и, соответственно, автоматическую коррекцию траектории введения иглы для брахитерапии, позволит завершить доклинические исследования робота-манипулятора с выходом на клинические исследования.
Ключевые слова
Полный текст
Об авторах
Н. А. Грязнов
ФГАНУ «Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики»
Email: gna@rtc.ru
к.ф.-м.н., заместитель директора по научной работе Санкт-Петербург
К. Ю. Сенчик
ФГАНУ «Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики»
Email: k-yurivich@bk.ru
д.м.н., главный научный сотрудник 6-го научноисследовательского отдела Санкт-Петербург
Г. С. Киреева
ФГАНУ «Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики»
Email: galinakireyeva@mail.ru
к.б.н., младший научный сотрудник 6-го научно-исследовательского отдела Санкт-Петербург
В. В. Харламов
ФГАНУ «Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики»
Email: sl@ltc.ru
начальник 6-го научно-исследовательского отдела Санкт-Петербург
Д. В. Новицкий
ФГАНУ «Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики»
Email: kira_9_1@mail.ru
программист первой категории в 6-м научноисследовательском отделе Санкт-Петербург
С. А. Никитин
ФГАНУ «Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики»
Email: s.nikitin@rtc.ru
начальник лаборатории медицинской техники Санкт-Петербург
Список литературы
- Koukourakis G., Kelekis N., Armonis V. Brachytherapy for Prostate Cancer: A Systematic Review. Adv Urol. 2009; 2009. [Electronic source]. URL: http://www.hindawi.com/journals/au/2009/327945/. doi: 10.1155/2009/327945.
- Yan K., Podder T., Buzurovic I. Radioactive seed immobilization techniques for interstitial brachytherapy. International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery. 2008;3:165-171. doi: 10.1007/s11548-008-0156-2.
- Лопота А.В., Грязнов Н.А., Сенчик К.Ю., Харламов В.В., Никитин С.А., Киреева Г.С. Возможности использования гибких игл и способов контроля их введения в составе роботизированных комплексов для проведения процедуры брахитерапии. Урология. 2015;6: 43-47
- Gryaznov N.A., Senchik K.Y., Kharlamov V.V., Kireeva G.S. Robotic systems for prostate cancer brachytherapy (robot-assisted systems). Indian Journal of Science and Technology. 2015;8(29):1-6 doi: 10.17485/ijst/2015/v8i29/86845.
- Лопота А.В., Сенчик К.Ю., Грязнов Н.А., Харламов В.В., Киреева Г.С. Роботизированные системы для проведения брахитерапии при раке предстательной железы. Вестник хирургии им. И.И. Грекова. 2016;175(1):118-122
- Сенчик К.Ю., Беляев А.М., Грязнов Н.А., Булкин Р.С., Харламов В.В., Гафтон Г.И., Ширин А.С., Беспалов В.Г., Беляева О.А., Киреева Г.С. Роботизированные системы для высокоточной доставки радионуклидных микроисточников при проведении операций низкодозной брахитерапии. Вестник Национального медикохирургического центра им. Н.И. Пирогова. 2015; 10(1):84-88
- Phee L., Xiao D., Yuen J., Chan C.F., Ho H., Thong C.H. et al. Ultrasound guided robotic system for transperineal biopsy of the prostate. IEEE Int. Conf. Robot. Autom. 2005;2005:1315-1320. doi: 10.1109/R0B0T.2005.1570297.
- Podder T., Buzurovic, I., Huang, K., Yu Y. MIRAB: an image-guided multichannel robot for prostate brachytherapy. Bodine J. 2010;78(3):39-43. doi: 10.1016/j.ijrobp.2010.07.1876.
- Salcudean S.E., Prananta T.D., Morris W.J., Spadinger M., Spadinger I. A robotic needle guide for prostate brachytherapy. IEEE Int. Conf. Robot. Autom. 2008; 2008:2975-2981.
- Yu Y., Podder T.K., Zhang Y.D., Ng W.S., Misic V., Sherman J., Fuller D., Rubens D.J., Strang J.G., Brasacchio R.A., Messing E.M. Robotic system for prostate brachytherapy. Comput. Aided Surg. 2007;12:366-370.
- Fichtinger G., Fiene J.P., Kennedy C.W., Kronreif G., Iordachita I., Song D.Y., Burdette E.C., Kazanzides P. Robotic assistance for ultrasound-guided prostate brachytherapy. Med. Image Anal. 2008;12(5):535-545.
- Fichtinger G., DeWeese T.L., Patriciu A., Tanacs A., Mazilu D., Anderson J.H., Masamune K., Taylor R.H., Stoianovici D. System for robotically assisted prostate biopsy and therapy with intraoperative CT guidance. Acad. Radiol. 2002;9:60-74. doi: 10.1016/S1076-6332(03)80297-0.
- Sridhar A.N., Hughes-Hallet A., Mayer E.K., Pratt P.J., Edwards P.J., Yang G.Z., Darzi A.W., Vale J.A. Image-guided robotic interventions for prostate cancer. Nat. Rev. Urol. 2013;10:452-446. Doi: 10.1038/ nrurol.2013.129.
Дополнительные файлы
