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CamiTK: Herramienta gratuita de código abierto para prototipado rápido de aplicaciones CAMI

By admin Jan 30, 2024

CamiTK (Kit de herramientas de intervención médica asistida por computadora) es una aplicación y un marco de código abierto y gratuito desarrollado en el laboratorio TIMC-IMAG de la Universidad de Grenoble, Francia. Ayuda a investigadores y médicos a colaborar fácil y rápidamente para crear prototipos de aplicaciones CAMI, que incluyen imágenes médicas, navegación quirúrgica y simulaciones biomecánicas.

Fue desarrollado internamente desde 2001 y la primera versión de código abierto fue la versión 2.0 que se lanzó en noviembre de 2011. Está desarrollado con C++, Qt y VTK.

Marco CamiTK

Consta de tres componentes: CamiTK Core, CamiTK Service Layer y CamiTK Extensions.

1- Núcleo CamiTK

  • Definición e Implementación de conceptos.
  • Sólo los expertos deberían entenderlo bien.

2- Capa de Servicio CamiTK

  • El pegamento entre su problema y el marco.
  • Los desarrolladores necesitan conocimientos básicos.

3- Extensiones CamiTK

  • Donde se realiza el trabajo específico del dominio.
  • Concéntrate en tu proyecto/problema.

Recopilación de conocimientos

CamiTK evita reinventar la rueda reuniendo el conocimiento y el know-how de varios campos de investigación:

1- Percepción

  • Visualización
  • Interacción
  • Procesando
  • Análisis

2- Razonamiento

  • geometrías 3D
  • Interacción
  • Biomecánica

3- Acción

  • Seguimiento
  • Navegación
  • control de robots

Algunos proyectos basados ​​en CamiTK

1- ROBACO

ROBACUS es un robot de radiología intervencionista guiado por TC y RM montado en el paciente para intervenciones percutáneas con agujas. El robot de 5 grados de libertad utiliza motores ultrasónicos y neumáticos para posicionar la aguja y luego insertarla progresivamente. La posición y la inclinación de la aguja se pueden registrar en las imágenes mediante dos fiduciales ubicados estratégicamente y visibles en ambas modalidades de imagen. El robot se controla a través de CamiTK como un componente con un conjunto de acciones que se pueden aplicar para hacerlo moverse. El procesamiento de imágenes para la segmentación y el registro fiduciario se realiza utilizando componentes CamiTK existentes.

2- Seguimiento del instrumental mediante algoritmo de condensación – Urología

Este proyecto permite el seguimiento de instrumentos mediante imágenes laparoscópicas 2D. La orientación del instrumento se detecta utilizando el algoritmo CONDENSACIÓN (M. Isard et A. Black, Conditional Density Propagation for Visual Tracking). Los pasos generales se pueden volver a implementar utilizando CamiTK (elección de partículas, evolución de partículas, …). Luego podemos crear nuestro propio marco definiendo nuestro propio instrumento con sus propias características y luego rastrear su orientación 3D utilizando el punto de inserción conocido.

3- Dispositivo de aspiración luminosa para caracterización de tejidos blandos in vivo (LASTIC)

LASTIC es una herramienta de medición utilizada para determinar la elasticidad de los tejidos blandos, un parámetro clave para la simulación y deformación de órganos y tejidos blandos (como la lengua o la piel). Este dispositivo consta de tres componentes: una jeringa-bomba para generar una depresión, un manómetro para medir la depresión y una cámara dentro de LASTIC para visualizar la deformación del tejido blando estudiado. Este proyecto integra una biblioteca CAMITK para comunicarse a través de puertos serie para controlar el manómetro y la bomba-jeringa.

4- marco MML

El marco MML está diseñado para ayudar a los científicos en el difícil problema de evaluar y comparar modelos biomecánicos de varios tipos (por ejemplo, FEM, Mass-spring) y de diferentes motores de simulación (por ejemplo, Sofa, Artisynth, Ansys).

5- Modelado Biomecánico

CamiTK se puede utilizar para crear modelos 3D compuestos por múltiples objetos deformables. Se pueden implementar varios parámetros (elasticidad, contracción, incompresibilidad…) en los objetos deformables, para monitorear cómo afectan el comportamiento de ciertas partículas/objetos/estructura completa. La herramienta para visualizar el modelo en un entorno 3D es camitk-imp. También se ha creado un programa para convertir un documento xml ejecutable por CamiTK a un documento xml ejecutable por SOFA (válido sólo para uso específico). Finalmente es posible visualizar en camitk-imp un modelo creado inicialmente para el simulador SOFA usando MML.

6- Biopsia

BiopSym es un simulador de realidad virtual con un entorno de aprendizaje para la biopsia de próstata guiada por imágenes. El simulador, una computadora portátil conectada a un dispositivo háptico con un lápiz que sirve como sonda de ultrasonido, incluye una base de datos de casos clínicos (volúmenes de ultrasonido tridimensionales) y un entorno de aprendizaje con ejercicios específicos y un módulo para replicar un procedimiento de biopsia aleatoria de 12 núcleos. . Se proporciona al usuario una retroalimentación visual (mapeo de biopsia) y numérica (puntuación).

Reflejos

  • Gratis y de código abierto.
  • Plataforma cruzada.
  • Proporciona herramientas rápidas y estables para la creación de prototipos de aplicaciones médicas.
  • Rápida transferencia tecnológica entre estudiantes, doctorados, científicos investigadores, médicos y socios industriales.
  • Fácil integración de algoritmos, datos y dispositivos.
  • Recopilación de conocimientos.
  • Compatibilidad con formatos comunes de imágenes médicas y modelos biomecánicos (DICOM, VTKImage, ITKImage, VTKMesh, PML, VML).
  • Muy modular con un mecanismo de extensión sencillo que separa claramente la lógica de dominio (datos y algoritmos) de la lógica de aplicación (visualización e interacción).

Desarrolladores

Hay tres desarrolladores principales: Céline Fourard, Emmanuel Promayon (ambos son docentes-investigadores en el laboratorio TIMC-IMAG de la Universidad de Grenoble en el equipo CAMI) y Jean-Loup Haberbusch (se unió al equipo como ingeniero de investigación y desarrollo para trabajar a tiempo completo en el proyecto). Hay muchos otros contribuyentes al proyecto también.

Licencia

  • LGPL v3.0

Referencias

Etiquetas

Herramientas de visualización investigación Aplicaciones gratuitas Frameworks de código abierto dicom Desarrollo de diagnósticos

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