Fusión de Predicción y Percepción: Filtrado Adaptativo de Kalman para Compuerta Respiratoria en Navegación Quirúrgica...

Área de la Ciencia:

• Imágenes Médicas
• Navegación Quirúrgica
• Realidad Aumentada

Sus antecedentes:

• El movimiento respiratorio causa un desplazamiento significativo del objetivo durante la punción percutánea toracoabdominal.
• Los procedimientos actuales guiados por realidad aumentada (RA) enfrentan desafíos con la latencia del sistema, la dependencia de imágenes intraoperatorias y la falta de temporización inteligente.
• La punción percutánea precisa y segura se ve obstaculizada por movimientos respiratorios impredecibles.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y evaluar un sistema de navegación quirúrgica de realidad mixta (RM) para compensar el desplazamiento del objetivo inducido por la respiración.
• Proporcionar asistencia de temporización inteligente para procedimientos de punción percutánea.
• Mejorar la precisión y seguridad de las intervenciones transcutáneas guiadas por RA.

Principales métodos:

• Desarrollo de un sistema de navegación quirúrgica de RM que integra un módulo de predicción respiratoria basado en filtro adaptativo de Kalman y señales de compuerta visual.
• Evaluación del sistema utilizando una plataforma de simulación de movimiento respiratorio dinámico.
• Utilización de estimación de estado en tiempo real y predicción a corto plazo del movimiento respiratorio rastreado ópticamente para la compensación y la predicción de la ventana de guía.

Principales resultados:

• Reducción del error de registro dinámico de 3,15 ± 1,23 mm a 2,11 ± 0,58 mm (p < 0,001) en comparación con las condiciones no compensadas.
• Se logró una precisión >92% en la predicción de la ventana de fin de inhalación para la guía, ocurriendo aproximadamente 142 ms antes.
• Se demostró una supresión eficaz de la deriva del modelo de RM causada por el movimiento respiratorio.

Conclusiones:

• El sistema de RM integrado mitiga con éxito la deriva del modelo inducida por la respiración en la navegación quirúrgica.
• Se proporcionó eficazmente una guía de temporización inteligente para la ejecución de la punción, mejorando la precisión del procedimiento.
• El sistema desarrollado ofrece una solución prometedora para mejorar la precisión y la seguridad en procedimientos percutáneos guiados por RA.