Context-aware radiation protection for the hybrid operating room

Méthodes de radioprotection réactives au contexte pour la salle d’opération hybride

Nicolas Loy Rodas (1)

1 ICube - Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie

The use of X-ray imaging technologies during minimally-invasive procedures exposes both patients and medical staff to ionizing radiation. Even if the dose absorbed during a single procedure can be low, long-term exposure can lead to noxious effects (e.g. cancer). In this thesis, we therefore propose methods to improve the overall radiation safety in the hybrid operating room by acting in two complementary directions. First, we propose approaches to make clinicians more aware of exposure by providing in-situ visual feedback of the ongoing radiation dose by means of augmented reality. Second, we propose to act on the X-ray device positioning with an optimization approach for recommending an angulation reducing the dose deposited to both patient and staff, while maintaining the clinical quality of the outcome image. Both applications rely on approaches proposed to perceive the room using RGBD cameras and to simulate in real-time the propagation of radiation and the deposited dose.

L’utilisation de systèmes d’imagerie à rayons X lors de chirurgies mini-invasives expose patients et staff médical à des radiations ionisantes. Même si les doses absorbées peuvent être faibles, l’exposition chronique peut causer des effets nocifs (e.g. cancer). Dans cette thèse, nous proposons des nouvelles méthodes pour améliorer la sécurité vis-à-vis des radiations ionisantes en salle opératoire hybride dans deux directions complémentaires. Premièrement, nous présentons des approches pour rendre les cliniciens plus conscients des irradiations grâce à des visualisations par réalité augmentée. Deuxièmement, nous proposons une méthode d'optimisation pour suggérer une pose de l’imageur réduisant la dose au personnel et patient, tout en conservant la qualité de l’image. Pour rendre ces applications possibles, des nouvelles approches pour la perception de la salle grâce à des caméras RGBD et pour la simulation en temps-réel de la propagation et doses de radiation ont aussi été proposées.

Mots clés: Medical Robotics; X-ray guided procedures; Radiation safety; Augmented reality; Monte Carlo simulations; Computer-assisted interventions

Mots clés: Robotique médicale; Chirurgies guidées par rayons X; Radioprotection; Réalité augmentée; Simulations Monte Carlo; Chirurgie assistée par ordinateur

Domaines: Ingénierie assistée par ordinateur; Imagerie médicale; Robotique [cs.RO]

Nicolas Loy Rodas. Context-aware radiation protection for the hybrid operating room. Computer Aided Engineering. Université de Strasbourg, 2018. English. ⟨NNT : 2018STRAD001⟩. ⟨tel-01784174⟩