Preview

Анналы хирургической гепатологии

Расширенный поиск

Алгоритмы планирования траекторий введения электродов для радиочастотной абляции в роботизированной хирургии

https://doi.org/10.16931/1995-5464.2024-2-123-133

Аннотация

   Цель. Повышение эффективности радиочастотной абляции при крупных опухолях путем компьютерного моделирования и автоматизированного планирования роботизированной операции.

   Материал и методы. Разработан набор алгоритмов для планирования роботизированной установки электродов.

   Результаты. Оценка метода показала возможность достижения полной обработки опухоли и построения траектории с учетом возможных ограничений.

   Заключение. Набор алгоритмов может позволить автоматически планировать последовательное размещение игл прибора для радиочастотной абляции при проведении вмешательства.

Об авторах

А. С. Першин
ФГБОУ ВО “Российский университет медицины” Министерства здравоохранения РФ
Россия

Андрей Сергеевич Першин, лаборант-исследователь

НИИ “Технобиомед”; лаборатория медико-роботических цифровых технологий

127006; ул. Долгоруковская, д. 4; Москва



Д. Д. Климов
ФГБОУ ВО “Российский университет медицины” Министерства здравоохранения РФ
Россия

Даниил Дмитриевич Климов, канд. техн. наук, заведующий лабораторией

НИИ “Технобиомед”; лаборатория медико-роботических цифровых технологий

127006; ул. Долгоруковская, д. 4; Москва



Л. С. Прохоренко
ФГБОУ ВО “Российский университет медицины” Министерства здравоохранения РФ
Россия

Леонид Сергеевич Прохоренко, младший научный сотрудник

НИИ “Технобиомед”; лаборатория медико-роботических цифровых технологий

127006; ул. Долгоруковская, д. 4; Москва



Е. В. Григорьева
ФГБОУ ВО “Российский университет медицины” Министерства здравоохранения РФ
Россия

Елена Владимировна Григорьева, доктор мед. наук, заведующая отделением

Университетская клиника; отделение лучевой диагностики 

127006; ул. Долгоруковская, д. 4; Москва



Д. А. Астахов
ФГБОУ ВО “Российский университет медицины” Министерства здравоохранения РФ
Россия

Дмитрий Анатольевич Астахов, доктор мед. наук, доцент, заведующий отделением

кафедра хирургии и хирургических технологий; отделение онкологии

127006; ул. Долгоруковская, д. 4; Москва



К. А. Тупикин
ФГБОУ ВО “Российский университет медицины” Министерства здравоохранения РФ
Россия

Кирилл Алексеевич Тупикин, канд. мед. наук, ассистент

кафедра хирургии и хирургических технологий

127006; ул. Долгоруковская, д. 4; Москва



Ю. В. Подураев
ФГБОУ ВО “Российский университет медицины” Министерства здравоохранения РФ
Россия

Юрий Викторович Подураев, доктор техн. наук, директор НИИ

НИИ “Технобиомед”

127006; ул. Долгоруковская, д. 4; Москва



П. И. Раснер
ФГБОУ ВО “Российский университет медицины” Министерства здравоохранения РФ
Россия

Павел Ильич Раснер, доктор мед. наук, главный врач

НОИ Клинической медицины им. Н.А. Семашко; Университетская клиника

127006; ул. Долгоруковская, д. 4; Москва



Д. Н. Панченков
ФГБОУ ВО “Российский университет медицины” Министерства здравоохранения РФ
Россия

Дмитрий Николаевич Панченков, доктор мед. наук, профессор, заведующий кафедрой, заведующий лабораторией

кафедра хирургии и хирургических технологий; НИИ “Технобиомед”; лаборатория минимально инвазивной хирургии

127006; ул. Долгоруковская, д. 4; Москва



Список литературы

1. Bray F., Ferlay J., Soerjomataram I., Siegel R.L., Torre L.A., Jemal A. Global cancer statistics 2018: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. CA Cancer J. Clin. 2018; 68 (6): 394–424. doi: 10.3322/caac.21492. Erratum in: CA Cancer J. Clin. 2020; 70 (4): 313. PMID: 30207593

2. Forner A., Reig M., Bruix J. Hepatocellular carcinoma. Lancet. 2018; 391 (10127): 1301–1314. doi: 10.1016/S0140-6736(18)30010-2

3. Konstantinidis I.T., Raoof M., Zheleva V., Lafaro K., Lau C., Fong Y., Lee B. Multivisceral robotic liver surgery: feasible and safe. J. Robotic Surg. 2020; 14 (3): 503–507. doi: 10.1007/s11701-019-01017-x

4. Berelavichus S., Kriger A., Kaldarov A., Panteleev V., Raevskaya M. Robotic surgery in treatment of retroperitoneal tumors. Comparative single center study. J. Robotic Surg. 2021; 15 (3): 363–367. doi: 10.1007/s11701-020-01114-2

5. Cho Y.K., Kim J.K., Kim W.T., Chung J.W. Hepatic resection versus radiofrequency ablation for very early stage hepatocellular carcinoma: a Markov model analysis. Hepatology. 2010; 51 (4): 1284–1290. doi: 10.1002/hep.23466

6. Glassberg M.B., Ghosh S., Clymer J.W., Qadeer R.A., Ferko N.C., Sadeghirad B. Microwave ablation compared with radiofrequency ablation for treatment of hepatocellular carcinoma and liver metastases : a systematic review and meta-analysis. Onco Targets Ther. 2019; 12: 6407–6438. doi: 10.2147/ott.s204340

7. Bailey C.W., Sydnor M.K. Current state of tumor ablation therapies. Dig. Dis. Sci. 2019; 64 (4): 951–958. doi: 10.1007/s10620-019-05514-9

8. Baegert C., Villard C., Schreck P., Soler L. Multi-criteria trajectory planning for hepatic radiofrequency ablation. Lecture Notes Comp. Sci. 2007; 10 (Pt 2): 676–684. doi: 10.1007/978-3-540-75759-7_82

9. Seitel A., Engel M., Sommer C.M., Radeleff B.A., Essert-Villard C., Baegert C., Fangerau M., Fritzsche K.H., Yung K., Meinzer H.-P., Maier-Hein L. Computer-assisted trajectory planning for percutaneous needle insertions. Med. Phys. 2011; 38 (6 Part 1): 3246–3259. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21815399/

10. Schumann C., Bieberstein J., Trumm C., Schmidt D., Bruners P., Niethammer M. Fast automatic path proposal computation for hepatic needle placement. Med. Image 2010: Visualiz Image-Guided Procedures Model Proc. SPIE 2010; 7625: 76251J. doi: 10.1117/12.844186

11. Prokhorenko L., Klimov D., Vorotnikov A., Mishchenkov D., Poduraev Y. The concept of spatial motion restriction zones in a robot-assisted surgical system. J. Robotic Surg. 2022; 16 (2): 445–452. doi: 10.1007/s11701-021-01261-0

12. Wang K.F., Pan W., Wang K.F., Wang G.F., Madhava P., Pan H.M., Kong D-X., Liu X.G. Geometric optimization of a mathematical model of radiofrequency ablation in hepatic carcinoma. Asian Pacific J. Cancer Prev. 2013; 14 (10): 6151–6158. doi: 10.7314/apjcp.2013.14.10.6151

13. Liu S., Xia Z., Liu J., Xu J., Ren H., Lu T., Yang X. Automatic multiple-needle surgical planning of robotic-assisted microwave coagulation in large liver tumor therapy. PLoS One. 2016; 11 (3): e0149482. doi: 10.1371/journal.pone.0149482

14. Ren H., Campos-Nanez E., Yaniv Z., Banovac F., Abeledo H., Hata N., Cleary K. Treatment planning and image guidance for radiofrequency ablation of large tumors. IEEE J. Biomed. Health Inform. 2014; 18 (3): 920–928. doi: 10.1109/jbhi.2013.2287202

15. Chen R., Jiang T., Lu F., Wang K., Kong D. Semiautomatic radiofrequency ablation planning based on constrained clustering process for hepatic tumors. IEEE Trans. Biomed. Eng. 2017; 65 (3): 645–657. doi: 10.1109/tbme.2017.2712161

16. Liu P., Qin J., Duan B., Wang Q., Tan X., Zhao B., Libao Jonnathan P., Chui C.-K., Heng P.-A. Overlapping radiofrequency ablation planning and robot-assisted needle insertion for large liver tumors. Int. J. Med. Robot. Comput. Assist. Surg. 2019; 15 (1): e1952. doi: 10.1002/rcs.1952

17. Liang L., Cool D., Kakani N., Wang G., Ding H., Fenster A. Automatic radiofrequency ablation planning for liver tumors with multiple constraints based on set covering. IEEE Trans. Med. Imaging. 2019; 39 (5): 1459–1471. doi: 10.1109/tmi.2019.2950947

18. Liang L., Cool D., Kakani N., Wang G., Ding H., Fenster A. Development of a multi-objective optimized planning method for microwave liver tumor ablation. Lecture Notes Comp. Sci. 2019; 11768: 110–118. doi: 10.1007/978-3-030-32254-0_13

19. Vorotnikov A., Buinov M.A., Bushuev S.V., Poduraev Y.V., Chunihin A.A. Standard deviation from the average cutting velocity as a criterion for comparing robot trajectories and manual movements of a doctor for performing surgical operations in maxillofacial surgery. Int. J. Mech. Eng. Robot. Res. 2018; 7 (3): 319–323. doi: 10.18178/ijmerr.7.3.319-323

20. Lloyd S. Least squares quantization in PCM. IEEE Transactions on Information Theory. 1982; 28 (2): 129–137. doi: 10.1109/TIT.1982.1056489.

21. Villard C., Soler L., Gangi A. Radiofrequency ablation of hepatic tumors: simulation, planning, and contribution of virtual reality and haptics. Computer Methods in Biomech. Biomed. Engin. 2005; 8 (4): 215–227. doi: 10.1080/10255840500289988

22. Nelder J.A., Mead R. A simplex method for function minimization. Computer J. 1965; 7 (4): 308–313. doi: 10.1093/comjnl/7.4.308

23. https://www.slicer.org/ https://www.slicer.org/ 3D Slicer image computing platform. Обновлено 19. 02. 2024.

24. https://www.blender.org/download/ Обновлено 22.05.2018

25. 3D-IRCADb (3D Image Reconstruction for Comparison of Algorithms Database) https://www.ircad.fr/research/data-sets/liver-segmentation-3d-ircadb-01/ Обновлено 2021.


Рецензия

Для цитирования:


Першин А.С., Климов Д.Д., Прохоренко Л.С., Григорьева Е.В., Астахов Д.А., Тупикин К.А., Подураев Ю.В., Раснер П.И., Панченков Д.Н. Алгоритмы планирования траекторий введения электродов для радиочастотной абляции в роботизированной хирургии. Анналы хирургической гепатологии. 2024;29(2):123-133. https://doi.org/10.16931/1995-5464.2024-2-123-133

For citation:


Pershin A.S., Klimov D.D., Prokhorenko L.S., Grigoryeva E.V., Astakhov D.A., Tupikin K.A., Podurayev Yu.V., Rasner P.I., Panchenkov D.N. Algorithms for planning the trajectories of electrode insertion for radiofrequency ablation in robotic surgery. Annaly khirurgicheskoy gepatologii = Annals of HPB Surgery. 2024;29(2):123-133. (In Russ.) https://doi.org/10.16931/1995-5464.2024-2-123-133

Просмотров: 218


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1995-5464 (Print)
ISSN 2408-9524 (Online)