Ultravista

 

Responsabile: Ing. Vincenzo Ferrari

 

Università di Pisa
Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione

 

Progetto: ULTRAVISTA

 

Durante le procedure endoscopiche, il chirurgo ha la possibilità di utilizzare microscopi chirurgici per avere un vista magnificata, mentre in chirurgia aperta la maggior parte dei mezzi attualmente in commercio sono costituiti da occhiali che montano lenti binoculari, che permettono un ingrandimento consigliato di 2,5X a varie distanze di lavoro (dai 30 ai 50 cm). Occhiali con ingrandimenti superiori sono presenti in commercio, ma l'ingrandimento riduce il campo di vista a qualche centimetro, e quindi piccoli movimenti della testa creano oscillazioni spesso insopportabili col passare del tempo.
Scopo primario del progetto è la realizzazione di un prototipo di sistema indossabile, non presente incommercio, che permetta di avere un ingrandimento ottimale dell'area di interesse abbinato ad una visione stabilizzata dell'immagine, in modo da permettere al Chirurgo di operare nelle migliori condizioni.
II sistema proposto è costituito da un sistema di visione costituito da due camere con ottiche custom abbinate ad un visore e ad un modulo di elaborazione immagini. Le immagini delle camere sono inviate al modulo, dove sono elaborate e stabilizzate digitalmente; l'immagine stabilizzata viene poi visualizzata sul visore del Chirurgo. Display e camere saranno applicati ad un caschetto indossabile sulla testa per compensarne il peso; il modulo di elaborazione e stabilizzazione, invece, viene indossato dal Chirurgo tramite una opportuna cintura in vita. La connessione tra le camere ed il modulo sarà realizzata via cavo. ll modulo sarà predisposto per lo scambio dati con un PC esterno, per aggiungere altre funzionalità al sistema.
Oltre alla funzione primaria di stabilizzazione, il sistema potrà offrire:

  • registrazione delle immagini stabilizzate, con possibilità di rivedere l'intervento;
  • inviare le stesse immagini stabilizzate sul visore dell'assistente;
  • inviare le stesse immagini stabilizzate su un PC o su un monitor posto in una sala esterna;
  • possibilità di inviare sul visore i parametri del paziente in Realtà Aumentata.

II sistema pensato in prima istanza per la chirurgia può essere impiegato anche nell'ambito dell'industria 4.0. Si pensi all'utilizzo del Sistema per la riparazione di schede elettroniche con tecnologia SMD. II sistema permetterà una visione magnificata e la possibilità di avere informazioni aggiuntive con l'indicazione dei componenti e delle piste sottostanti tra i vari layer (non visibili in altro modo).

 

 

In endoscopic procedures, the surgeon already has the possibility of using surgical microscopes for a magnified view, while in open surgery, most of the devices currently on the market are made up of glasses equipped with binocular lenses, which provide a recommended magnification of 2.5X at various working distances (ranging from 30 to 50 cm). Actually, on the market there are also available glasses with higher magnification, however the vision is reduced to a few centimeters around the point of intervention, due to the magnification of this point itself. As a result, even small movements of the head create oscillations that are often unbearable over a long period of time.
The primary aim of this project is the creation of a wearable system prototype, still not available on the market, which provides an optical magnification of the area of interest combined with a stabilized vision of the image, in order to ensure the surgeon to operate in the best conditions.
The proposed system consists of a vision block comprising two custom optics, actually replacing the surgeon’s eyes, coupled with a visor and an image processing module. The images acquired by the optics are sent to this module, where they are processed and digitally stabilized; finally, the stabilized images are visualized on the surgeon’s visor. The glasses/visor with the two optics is applied to a helmet that can be worn on the head to limit weight on the nose; on the contrary, the processing and stabilization module can be worn using a suitable waist belt. The connection between the optics and the module will be done by means of cables. Besides, the module will be designed to exchange data with an external computer, to add functionality to the system.
Aside from the primary function, the processing module has other features that can be enabled, such as:

  • recording the stabilized images, for reviewing the intervention in the event of a dispute;
  • sending the same stabilized images and displaying them onto the assistant visor;
  • sending the same stabilized images to a computer or monitor located in another room;
  • possibility of transmitting patient parameters to the visor (Augmented Reality).

The system designed in the first place for surgery, can actually be easily adapted within the 4.0 industry. Consider for example the application of this system for the repair of electronic boards with SMD technology. The device would provide a magnified view and would also ensure the possibility to have additional information, such as the identification of components and tracks below the various level (not visible in any other way).