استفاده از بینایی استریو برای بدست آوردن تصاویر سه بعدی از بیمار و انطباق همزمان این تصاویر با تصاویر آناتومیکی بدست آمده از بیمار

بطور معمول در جراحی به کمک تصاویر پزشکی، یک یا چند تصویر سه بعدی (ct، mr) قبل از عمل جراحی بدست می آید، سپس در حین عمل جراحی، به منظور ایجاد یک نگاشت یک به یک بین مختصات در فضای فیزیکی و تصویر، بطوریکه نقاط متناظر دارای نقطه آناتومیکی یکسان باشند، عمل انطباق (مانند روش های استریوتاکتیک) صورت می گیرد. روش های استریوتاکتیک با استفاده از تبدیل بین فضای فیزیکی و تصویر، یک ابزار نمونه بردای یا انرژی (رادیودرمانی) به سوی بافت مورد جراحی (تومور) هدایت می کند. سامانه های راه یابی جراحی با استفاده از یک تبدیل، تغییرات موقعیت پروب جراحی را به صورت بلادرنگ بر روی تصاویر بدست آمده قبل از عمل جراحی، ردیابی می کنند. استفاده از مانیتور به منظور نمایش اطلاعات، پزشک جراح را مجبور می کند که بدون نگاه کردن به صحنه جراحی موقعیت پروب را در تصاویر گرفته شده قبل از عمل جراحی بر روی مانیتور ببیند. این حالت به چند دلیل نمی تواند ایده آل باشد. یکی اینکه جراح باید به طور ذهنی بین نمای جراحی و مانیتور کامپیوتر ارتباط برقرار کند و دیگر اینکه، نگاه نکردن جراح به صحنه جراحی زمانی که ابزار جراحی را نزدیک بافت های آسیب پذیر نگه داشته است، می تواند بسیار خطرناک باشد. ماهیت دوبعدی صفحه نمایش توانایی جراح را برای درک ساختارهای سه بعدی موجود در اطلاعات تصویر مرتبط با صحنه جراحی را محدود می کند. یک شیوه برای حذف این محدودیت ها، واقعیت افزوده (ar) است. در دهه اخیر تحقیقات قابل توجهی بر روی ar صورت گرفته است، که در آن ها روش های مختلفی برای انطباق دقیق استفاده شده است. در اکثر تحقیقات انجام شده، محققین از نشانک های نوری فعال به همراه سنسورهای داخلی جهت ایجاد انطباق دقیق استفاده کرده اند که نیازمند سخت افزارهای گران قیمت از قبیل دوربین های دارای فیلتر مادون قرمز است. بعلاوه از سنسورهای داخلی نیز برای انجام عمل انطباق دقیق استفاده می کنند که این نیز هزینه های بالایی را به همراه دارد. در طراحی سامانه های ar پزشکی دو چالش اساسی وجود دارد. یکی پایداری ردیابی بلادرنگ و دیگری دقت اندازه گیری بالا در این سامانه است. پایداری در شناسایی نشانک ها به الگوریتم آشکار سازی و الگوی نشانک ها بستگی دارد و دقت اندازه گیری بوسیله الگوریتم ها ی آشکارسازی دقیق برای اجرای کالیبراسیون دقیق دوربین بدست می آید. در این پروژه یک سامانه ar ارائه شده است که فقط مبتنی بر بینایی است و از بینایی استریو برای بدست آوردن اطلاعات عمق استفاده می کند. در این سامانه از نشانک های غیرفعال دایره ای با شعاع 5/1 سانتی متر که منبع انرژی خارجی اضافی برای راه اندازی آنها لازم نیست، استفاده شده است. rms خطای مکان یابی نشانک ها در فضای فیزیکی را در امتداد قطر میدان دید تا فاصله 94 سانتی متری از دوربین، 685/0 میلی متر بدست آوردیم که برای کاربردهای پزشکی مناسب است. لازم به ذکر است که، در مقایسه با نشانک های نوری فعال، ناپدید شدن بخشی از نشانک به سبب انسداد جزئی، تاثیر قابل توجهی روی دقت ردیابی ندارد.