Migliore qualità dell'immagine per gli interventi chirurgici sui tumori
Immagini dal vivo durante l'intervento chirurgico e algoritmi FPGA senza programmazione hardware
- Cliente
- Quest Medical Imaging BV
- Posizione
- Paesi Bassi
- Data
- 2018
Sempre più ospedali stanno implementando sistemi di elaborazione delle immagini che utilizzano telecamere multispettrali durante gli interventi chirurgici per visualizzare i tumori. Quest Medical Imaging BV offre un sistema di questo tipo con la sua piattaforma Quest Spectrum. L'azienda ha ampliato le capacità della sua fotocamera multispettrale appositamente sviluppata con un frame grabber programmabile e un software adatto.
Come funziona il sistema di telecamere multispettrali?
Prima dell'intervento chirurgico, ai pazienti viene iniettato un marcatore fluorescente in punti mirati. Il marcatore si attacca quindi alle cellule tumorali e viene eccitato utilizzando la luce NIR. I marcatori differiscono a seconda del tipo di tumore. La fotocamera multispettrale registra contemporaneamente un'immagine a colori RGB e due immagini fluorescenti nella gamma spettrale NIR in alta definizione (HD), il tutto a una velocità di trasmissione dati di 255 MB/s e una frequenza fotogrammi massima di 60 fps. L'immagine a colori e una delle immagini NIR vengono combinate per l'output dell'immagine finale.
Con l'aiuto di queste immagini visualizzate su uno schermo durante l'operazione, i chirurghi possono distinguere con precisione tra il tessuto interessato dal tumore e il tessuto sano adiacente. La procedura è adatta sia per la chirurgia laparoscopica a cielo aperto che per la chirurgia laparoscopica minimamente invasiva.
Con la precedente soluzione di elaborazione delle immagini basata su frame grabber, l'intero processo di acquisizione, pre-elaborazione e elaborazione delle immagini veniva eseguito tramite la CPU del PC host. Le immagini della telecamera ad alta risoluzione sono state inoltrate direttamente alla CPU senza riduzione dei dati, riducendo la velocità del sistema.
Il frame grabber supporta la pre-elaborazione e due modalità operative
Il nuovo frame grabber microEnable 5 marathon VCL integrato nella piattaforma ora esegue l'intero processo sull'FPGA (Field Programmable Gate Array) senza sovraccaricare la CPU e a una velocità maggiore. Il processore elabora le immagini catturate dalla fotocamera multispettrale pixel per pixel con un parallelismo più elevato e unisce due delle immagini nell'output dell'immagine.
Visualizza le cellule tumorali in tempo reale
Con la nuova soluzione in tempo reale, l'équipe chirurgica riceve immagini in tempo reale su uno schermo durante la procedura, in cui le cellule tumorali fluorescenti possono essere identificate e meglio distinte dal tessuto sano. Inoltre, vengono visualizzati i linfonodi e i vasi sanguigni (angiogenesi), cosa che non sarebbe possibile ad occhio nudo.
Due opzioni di visualizzazione delle immagini
Invece di dover passare avanti e indietro tra immagini in bianco e nero e immagini a colori, i chirurghi hanno ora la possibilità di scegliere tra due modalità operative alternative della telecamera: possono visualizzare l'immagine a colori e l'immagine fluorescente fianco a fianco, oppure entrambe insieme come un'unica immagine unificata. I tumori più piccoli possono quindi essere meglio identificati e bersagliati con i dispositivi chirurgici. Il frame grabber è abbastanza potente da elaborare entrambe le modalità operative.
Soluzione software con frame grabber programmabile
Un altro motivo importante per scegliere Basler come fornitore è stata la possibilità di programmare il frame grabber con l'aiuto di VisualApplets, l'ambiente di programmazione grafica facile da usare. Il team è stato in grado di generare un'applet hardware con algoritmi per la pre-elaborazione delle immagini e l'output delle immagini come diagrammi di flusso dei dati. Lo hanno quindi simulato e caricato sull'FPGA frame grabber, senza alcuna programmazione VHDL dispendiosa in termini di tempo e denaro da parte di specialisti hardware.
Tutti i nostri requisiti sono stati implementati, in particolare l'elaborazione in tempo reale con le latenze più minime, alleggerendo il carico della CPU e migliorando la qualità dell'immagine per i chirurghi. Il time-to-market è stato notevolmente ridotto grazie al breve tempo di implementazione.
Cosa offre il sistema di elaborazione delle immagini
Il passaggio al nuovo sistema è avvenuto in soli due mesi ed è stato implementato dal team di progetto senza alcun supporto significativo da parte del produttore. L'hardware e il software possono essere implementati per qualsiasi marcatore e quindi per qualsiasi tipo di tumore. Sono necessarie solo lievi modifiche per i diversi tipi di tumore, ad esempio in relazione agli spettri cromatici richiesti.
Vantaggi speciali:
Qualità dell'immagine notevolmente migliorata per un intervento chirurgico più preciso
La pre-elaborazione delle immagini consente la riduzione dei dati prima della trasmissione al computer di analisi
Di conseguenza, non ci sono problemi di larghezza di banda o spazio di archiviazione
Maggiore velocità di trasmissione dei dati e tempi di ritardo (latenze) molto bassi grazie all'elaborazione sul processore FPGA
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