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Detailed view PhD thesis
Université de Grenoble (15/12/2010), Philippe Cinquin (Dir.)
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Laparoscopie Répartie
Christophe Boschet

En chirurgie laparoscopique, les chirurgiens doivent prendre des décisions appropriées en se basant sur une image qui leur offre un point de vue unique du site opératoire. Cette tâche est difficile à réaliser compte tenu du champ de vue limité de l'endoscope et du fait que l'endoscope rigide doit passer par un point d'insertion unique. Ces contraintes obligent les chirurgiens à réaliser des mouvements d'aller-retour avec l'endoscope, alternant entre des vues détaillées et des vues globales de la scène, qui leur permettent de se repérer plus facilement. Dans le but d'observer les parties cachées d'un organe, les chirurgiens aimeraient bien pouvoir changer le point de vue, sans avoir à insérer l'endoscope dans un nouveau point d'insertion. Pour répondre à cette problématique, nous proposons au chirurgien de visualiser une image virtuelle de la cavité abdominale, synthétisée selon un point de vue quelconque. Notre approche est basée sur l'insertion d'un commando de caméras miniatures au sein de la cavité abdominale. Ces caméras sont fixées à la paroi abdominale, aux trocarts ou aux outils chirurgicaux, de sorte qu'au moins l'une d'entre elles soit en mesure de percevoir une information pertinente pour le chirurgien. Les caméras sont regroupées en paires stéréoscopiques pour reconstruire des modèles 3D du site opératoire. Ces modèles fournissent un cadre de référence qui permet la fusion de toutes les images perçues par les caméras, restituée sous forme d'une image stable synthétisée selon tout point de vue. L'image virtuelle est rendue selon le point de vue désiré par le chirurgien, ce qui lui permet d'explorer la cavité abdominale sans intervenir sur les caméras réelles.
Chirurgie laparoscopique – Reconstruction 3D – Synthèse d'image – Visualisation 3D – Réalité augmentée

Distributed Laparoscopy
During laparoscopic procedures, the main concern for surgeons is to take the most appropriate decisions on the basis of a fragmented view of the operating field. This task is quite difficult to achieve since the endoscope offers a restricted field of view of the abdominal cavity and is constrained by the insertion point. These constraints lead to constant back and forth movements of the endoscope, swapping between close detailed views and more global ones in order to locate anatomical landmarks. Moreover, surgeons would often like to radically change the viewpoint, in order to be able to observe partially hidden anatomical parts, without inserting a new trocar. Our purpose is to provide the surgeon with a system that instantaneously creates a global and detailed view of the operating field from any desired viewpoint. This could significantly enhance the medical service offered by laparoscopy. In order to do so, we insert a commando of n small CMOS video cameras in the patients abdomen through standard endoscopic trocars. Some of these cameras can be grouped into stereoscopic pairs. They are attached to trocars, to surgical instruments or to strategic parts of the abdominal wall, so that at least one of them is perfectly positioned to capture the relevant visual clues. A 3D model of the operating field is created from all the partial fields of views of the n cameras. Geometrical models and color informations are merged to synthesize any virtual view of the abdominal scene. The surgeon may thus explore virtually around the observed organs without moving any real camera.
Laparoscopic surgery – 3D reconstruction – Image synthesis – 3D visualization – Augmented reality