Amélioration de la qualité d’image pour les chirurgies tumorales
Images en direct pendant la chirurgie et algorithmes FPGA sans programmation matérielle
- Client
- Quest Medical Imaging BV
- Localisation
- Pays-Bas
- Date
- 2018
De plus en plus d’hôpitaux mettent en place des systèmes de traitement d’images utilisant des caméras multispectrales pendant les interventions chirurgicales pour visualiser les cancers. Quest Medical Imaging BV propose un tel système avec sa plateforme Quest Spectrum. La société a étendu les capacités de sa caméra multispectrale spécialement développée avec une carte d’acquisition d’images programmable et un logiciel approprié.
Comment fonctionne le système de caméra multispectrale ?
Avant l’opération, les patients reçoivent une injection d’un marqueur fluorescent à des points ciblés. Le marqueur se fixe ensuite aux cellules tumorales et est excité à l’aide de la lumière NIR. Les marqueurs diffèrent selon le type de tumeur. La caméra multispectrale enregistre simultanément une image couleur RVB et deux images fluorescentes dans la gamme spectrale proche infrarouge en haute définition (HD), le tout à un débit de données de 255 Mo/s et une fréquence d’images maximale de 60 ips. L’image couleur et l’une des images NIR sont combinées pour la sortie de l’image finale.
À l’aide de ces images affichées sur un écran pendant l’opération, les chirurgiens peuvent distinguer précisément le tissu affecté par la tumeur du tissu sain adjacent. La procédure convient à la fois à la chirurgie laparoscopique ouverte et mini-invasive.
Avec la précédente solution de traitement d’image basée sur la carte d’acquisition d’images, le prétraitement et le traitement d’images s’exécutaient via le processeur du PC hôte. Les images de la caméra haute résolution ont été transmises directement au processeur sans réduction de données, ce qui a réduit la vitesse du système.
La carte d’acquisition d’images prend en charge le prétraitement et deux modes de fonctionnement
La nouvelle carte d’acquisition d’images microEnable 5 marathon VCL intégrée à la plate-forme, exécute désormais l’ensemble du processus sur le FPGA (Field Programmable Gate Array) sans surcharger le processeur, et à une vitesse plus élevée. Le processeur traite les images capturées par la caméra multispectrale pixel par pixel avec un parallélisme plus élevé et fusionne deux des images dans la sortie d’image.
Visualisez les cellules tumorales en temps réel
Grâce à la nouvelle solution en temps réel, l’équipe chirurgicale reçoit des images en direct sur un écran pendant la procédure, dans lesquelles les cellules tumorales fluorescentes peuvent être identifiées et mieux distinguées des tissus sains. De plus, les ganglions lymphatiques et les vaisseaux sanguins (angiogenèse) sont visualisés, ce qui ne serait pas possible à l’œil nu.
Deux options d’affichage de l’image
Au lieu d’avoir à basculer entre les images en noir et blanc et en couleur, les chirurgiens ont désormais la possibilité de choisir entre deux modes de fonctionnement alternatifs de la caméra : ils peuvent soit afficher l’image couleur et l’image fluorescente côte à côte, soit les deux ensemble en une seule image unifiée. Les tumeurs plus petites peuvent ainsi être mieux identifiées et ciblées à l’aide de dispositifs chirurgicaux. La carte d’acquisition d’images est suffisamment puissante pour traiter les deux modes de fonctionnement.
Solution logicielle avec carte d’acquisition d’images programmable
Une autre raison importante pour laquelle nous avons choisi Basler comme fournisseur était la possibilité de programmer la carte d’acquisition d’images à l’aide de VisualApplets, l’environnement de programmation graphique facile à utiliser. L’équipe a été en mesure de générer une applet matérielle avec des algorithmes pour le prétraitement et la sortie d’images sous forme de diagrammes de flux de données. Ils l’ont ensuite simulé et chargé sur le FPGA de capture d’image, sans programmation VHDL longue et coûteuse par des spécialistes du matériel.
Ce que le système de traitement d’image offre
Le passage au nouveau système a eu lieu en seulement deux mois et a été mis en œuvre par l’équipe de projet sans aucun soutien significatif du fabricant. Le matériel et le logiciel peuvent être mis en œuvre pour n’importe quel marqueur et donc pour tout type de tumeur. Seules de légères modifications sont nécessaires pour différents types de tumeurs, par exemple, par rapport aux spectres de couleurs requis.
Avantages particuliers :
Qualité d’image nettement améliorée pour une chirurgie plus précise
Le prétraitement de l’image permet de réduire les données avant de les transmettre à l’ordinateur d’analyse
Pas de problèmes de bande passante ou d’espace de stockage en conséquence
Débit de données plus élevé et temps de retard (latences) très faibles grâce au traitement sur le processeur FPGA
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