Entorno gráfico de un simulador quirúrgico 3D

Abstract

El presente proyecto presenta el desarrollo de un entorno gráfico para un simulador quirúrgico 3D, constituido por imágenes biomédicas captadas por un aparato de diagnóstico TAC (Tomografía Axial Computarizada) a partir de las cuales se genera el cuerpo 3D del órgano deseado, en este caso se seleccionó el hígado por ser un órgano representativo del cuerpo humano que cumple diferentes funciones vitales. Mediante este prototipo computacional el usuario será capaz de interactuar con el objeto 3D y diferentes herramientas quirúrgicas creadas. La metodología definida para la construcción del entorno comienza desde la segmentación de las imágenes médicas abdominales donde se aplican distintos algoritmos para la segmentación, continuando con la reconstrucción y visualización tridimensional de las estructuras de interés, terminando con la integración a un sistema de detección de colisiones entre el órgano y herramientas quirúrgicas virtuales, tales como tijeras, bisturí y lápiz. Para llevar a cabo dicho desarrollo se recurrió al uso de librerías de software libre orientadas a la creación y visualización de objetos tridimensionales tales como VTK, además de ciertas bibliotecas especializadas para la segmentación de imágenes médicas ITK, QT para la creación de interfaces gráficas de usuario y V-Collide junto con Rapid para implementar el sistema de detección de colisiones que servirá para aumentar el realismo de la aplicación y así aproximarse a eventos muchos más reales que suceden en una sala de cirugía.

This work presents the development of a graphical environment for 3D surgical simulator, consisting of biomedical images captured by a diagnostic tool CT (Computed Tomography) from of which generates the desired 3D body organ, in this case selected the liver to be a representative body of the human body that fulfills several vital functions. With this prototype Computer users will be able to interact with the 3D object and different surgical tools created. The methodology defined for the built environment begins segmentation of medical images which are applied abdominal algorithms for segmentation, continuing the Three-dimensional reconstruction and visualization of structures interest, ending with the integration of a detection system collisions between the body and virtual surgical tools, such scissors, scalpel and pencil. To carry out this development resorted to using libraries free software aimed at the creation and display of objects dimensional such as VTK, in addition to certain libraries specialized for ITK medical image segmentation, QT for creating graphical user interfaces and V-Collide with Rapid to implement the collision detection system that will help increase the realism of the application and so many events approach more real that happen in an operating room.