Miniaturní skener pro použití během provádění konizací

Abstract

Tato práce se zabývá návrhem a realizací miniaturního 3D skeneru pro snímání děložního čípku a vyhodnocení objemu odebrané tkáně při karcinomu děložního hrdla. Skener umožňuje bezkontaktně získat a vyhodnotit snímek před a po chirurgickém zákroku, a to i v případě laserové operace, kdy není konizát fyzicky k dispozici. Bylo realizováno zařízení založené na principu strukturovaného světla v kombinaci s aktivní stereovizí. Skener byl sestaven z komerčně dostupných komponent, vybaven vlastním řízením a uživatelským rozhraním vyvinutým v prostředí MATLAB. Funkčnost systému byla ověřena v laboratorních podmínkách, přičemž hlavní měření byla provedena na 32 vzorcích tvořených párky, které simulovaly děložní čípek. Na těchto vzorcích byla provedena konizace pomocí elektrochirurgické jednotky (ESU). Pro ověření funkce v omezeném anatomickém prostoru bylo následně provedeno několik doplňkových měření na simulátoru konizací, které testovaly schopnost systému snímat objekt v úzkém prostředí děložního hrdla. Ze získaných dat vyplývá, že skener dosahuje relativní odchylky 14 % a absolutní chybu 314,19 mm3 oproti metodě využívající váhu pro určení objemu. Současně byly diskutovány limitace skeneru, kterými jsou vliv okolního světla, úhel skenování nebo snímáním z jednoho pohledu. Výsledky potvrdily funkčnost metody a naznačují potenciál budoucího klinického nasazení této technologie jako nástroje pro hodnocení chirurgických výkonů.

This work focuses on the design and implementation of a miniature 3D scanner for capturing the cervix and evaluating the volume of excised tissue in cases of cervical cancer. The scanner enables non-contact acquisition and evaluation of images before and after surgery, even in cases of laser procedures where the excised tissue is not physically available. A device based on the principle of structured light combined with active stereovision was developed. The scanner was made using commercially available components and equipped with it´s own control system and user interface developed in MATLAB. The system was verified under laboratory conditions, the main measurements conducted on 32 samples made from sausages simulating the cervix. Conization was performed on these samples using an electrosurgical unit (ESU). To verify functionality within a limited anatomical space, several supplementary measurements were completed on a conization simulator, testing the systems ability to capture an object in the narrow space of the cervical canal. The collected data shows that the scanner achieves a relative deviation of 14% and an absolute error of 314,19 mm³ compared to a method using weight to determine volume. Additionally, the limitations of the scanner were discussed, including the effects of ambient light, scan angle, and single-view acquisition. The results confirmed the functionality of the method and its potential for future clinical deployment of this technology as a tool for assessing surgical procedures.