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Università degli Studi di Bologna VALUTAZIONE

1. Volume Phantom2_r Prosthesis zioni CT Navigator Size 11 0 1076 141 1 lt 2 CT_Navigeto Right I Measure M Planes V Cup Prosthesis Prosthesis Save Position Load Position Undo Step Pos 1 0 Step Or ao Bm gt ws Figura 7 2 CT Navigator 116 7 3 Descrizione del test Per le prove sono stati reclutati tre utenti due dei quali avevano effet tuato la sessione del test di accuratezza multimodale E stato chiesto loro di compiere lo stesso task usando sia il CT Navigator sia il 3D Navigator Il task consisteva nel posizionare uno stelo protesico nel dataset Phantom2 il pi vicino possibile alla posizione di riferimento E stato ripetuto per cinque volte a distanza di almeno un giorno L operatore ha illustrato le funzioni dei due strumenti di naviga zione agli utenti ed ha chiarito eventuali dubbi sul funzionamento nel corso di tutta la sessione 7 4 Risultati I dati raccolti sono stati elaborati secondo la procedura usata per 1l test di accuratezza multimodale e le tabelle Tab 7 1 e Tab 7 2 mostrano 1 risultati ottenuti Non c stata curva di apprendimento e le variabili hanno raggiunto 1 valori di regime dopo la prima prova Per questo motivo si scelto di eliminare 1 dati relativi alla prima prova di ogni utente considerandola una esercitazione per imparare ad usare le nuo
2. 1 Standard Error s 1 2 1 8 pixel 6 4 2 Cell r V1 RX V2 CT V3 AR V4 3D Fig 5 8 e Delta_T z Effetto delle diverse viste Barra errori 1 Standard Error s 1 4 12 1 ns 6 4 i A 2 V2 CT V3 AR V4 3D Fig 5 8 f Figura 5 8 a f Test Hip Op due evoluzione dell accuratezza aggiungendo diverse modalit di visualizzazione V1 RX dopo le due proiezioni V2 CT dopo avere aggiunto le sezioni TC V3 AR dopo avere aperto l arbitrary slice V4 3D dopo avere mostrato la 3D view Capitolo 5 Test accuratezza multimodale 105 5 2 3 Conclusioni Il test stato molto positivo avendo permesso di verificare I accuratez za intrinseca dell interfaccia Hip Op e di stabilire che alcune modalit di visualizzazione forniscono un informazione aggiuntiva minima e quindi debbono rimanere delle finestre secondarie di cui l operatore pu servirsi per compiere specifiche operazioni es misura lunghezze nell Arbitrary Slice Tutti gli operatori sono rimasti favorevolmente impressionati dal programma ed hanno fornito interessanti suggerimenti per migliorare l usabilit dell interfaccia Il passo successivo permetter di confrontare l accuratezza dei chi rurghi con quella del sistema 5 3 Bibliografia 1 Roy S Kalawsky VRUSE a computerised diagnostic tool for usability evaluation of virtual synthetic environment systems Applied Ergonomics vol 30 pp 11 25 1999 Capitolo 6
3. In modo particolare permette di pianificare l intervento di artro protesi d anca mettendo a disposizione del chirurgo varie funzionali t Il programma gira sia sul sistema operativo Windows che su Unix ed stato scritto in linguaggio Tcl Tk appoggiandosi alla libreria grafica di Visualization Toolkit Vik Vtk un sistema software di pubblico dominio www kitware com per grafica computazionale 3D elaborazione d immagine e visualiz zazione Capitolo 3 Hip Op 46 I dati importati dall esterno in Hip Op sono dei files in formato vtk preprocessati per mezzo di altri software 3 2 Oggetti VTK Hip Op importa sia volumi che superfici in formato vtk mentre per mette di salvare soltanto superfici I volumi vengono ricavati dai dataset tomografici manipolando li mediante il software Hipcom sviluppato presso il laboratorio di tecnologia medica Precisamente tale programma permette di ricavare un volume quin di una ricostruzione tridimensionale elaborando ed interpolando im magini TC Nel caso particolare della pianificazione dell intervento all anca si caricano in Hipcom le sezioni TC acquisite tramite protocollo LTM si seleziona per ogni fetta la sola zona riguardante l arto da opera re per problemi di peso computazionale quindi il programma co struisce un immagine 3D del femore che potr essere manipolata a piacimento Le superfici importate nelle attuali applicazioni dell interfaccia s
4. accuratezza intrinseca del sistema si voluto verificare quale fosse la ripetibilit dei chirurghi nel compiere le pia nificazioni e a tal fine stata effettuata una sessione di prove con 1 medici A conclusione del lavoro sono state eseguite delle prove per com parare l accuratezza di Hip Op con quella di altri strumenti attual mente usati nelle pianificazioni preoperatorie che si basano su ap procci diversi Bibliografia 1 S Eggli M Pisan and M E Muller The value of preoperative planning for total hip arthroplasty The journal of bone amp joint surgery vol 80 B N 3 pp 382 390 May 1998 2 Nobuhiko Sugano K Ohzono T Nishu K Haraguchi T Sa kai and T Ochi Computer Tomography Based computer pre operative planning for total hip arthroplasty Computer aided surgery 3 pp 320 324 1998 Capitolo 1 Cenni di fisiopatologia dell anca 1 1 Terminologia medica Impiegata Per comprendere meglio 11 lavoro svolto necessaria una breve intro duzione al vocabolario specialistico usato in anatomia Si assume per il corpo umano una posizione di riferimento la po sizione anatomica fig 1 1 in cui il corpo ha postura eretta gli arti superiori distesi lungo 1 fianchi 1 palmi delle mani rivolti in avanti il capo eretto gli arti inferiori distesi ed uniti 1 piedi paralleli e in appoggio per terra In questa posizione si definisce una terna di riferimento di tre piani principa
5. ancoraggio biologico richiede alcune settimane per cui il decorso post operatorio pi lungo di quello necesario per le protesi cemen tate il paziente pu rimettersi in piedi gi alcuni giorni dopo l inter vento ma deve attendere almeno il quarantacinquesimo giorno prima di camminare caricando completamente l arto operato I materiali pi impiegati per lo stelo protesico sono leghe di cobalto Co Cr Mo Co Cr Ni Mo oppure di titanio Ti Al V la testina pro tesica pu essere di pezzo con lo stelo modulare ed essere realizzata in metallo o ceramica Per quanto riguarda l acetabolo protesico viene impiegato il po lietilene ad alta densit o la ceramica 1 8 Cause di fallimento Il risultato conseguito da un impianto dipende simultaneamente e dai materiali utilizzati e dalla geometria della protesi e dalla tecnica chirurgica di applicazione e dalle condizioni fisiopatologiche dei tessuti circostanti limpian to Capitolo 1 Cenni di fisiopatologia dell anca 23 L uso dei materiali ad elevata resistenza e biocompatibili l adozio ne di una tecnica chirurgica accurata la scelta dei componenti prote sici in relazione al paziente costituiscono 1 presupposti per aumentare la vita dell impianto Esclusa la causa settica l insuccesso dovuto o a processi di natu ra biologica che portano alla mobilizzazione di una o di entrambe le componenti protesiche oppure al fallimento strutturale dell impianto
6. formata da due protuberanze di forma ovoidale 1 condili I condili sono separati posteriormente dalla fossa intercondiloidea ed uniti anteriormente dalla superficie articolare della rotula La su perficie dei condili tranne quella laterale si articola con il piatto tibia le il condilo mediale pi lungo di quello laterale Sopra ai condili ci sono due rilievi gli epicondili mediale e laterale che servono da inserzione per alcuni legamenti del ginocchio Figura 1 3 Osso spugnoso e osso corticale Capitolo 1 Cenni di fisiopatologia dell anca 10 Collo Tast Grande trocantere cene I rap Testa trocantere ANTE Fossa trocanterica fe VO Linea Collo A intertrocanterica trocantere Piccolo 7 Piccolo trocantere Corpo diafisi del femore Linea aspra iano popliteo Epicondilo Epicondilo mediale i SS I Epicondilo Epicondilo e laterale laterale i ondilo laterale Condilo mediale Sunerticie natellare Fossa intercondiloidea Figura 1 4 Arto inferiore il femore Capitolo 1 Cenni di fisiopatologia dell anca 1 13 La protesi d anca Con il termine protesizzazione si intende in ortopedia la sostituzio ne di un intera porzione d osso pi o meno vasta con una struttura simile ma di origine artificiale L intervento di protesizzazione dell anca trova applicazione in di verse patologie che compromettono la normale funzionalit d
7. 0004 e a G Sk deed Sto Sa ar Sa a Ro He RR 3 3 ASpettordell 1NlerlaCCid ws rai aa Bed ee oS a 3 4 Barra del men principale 02004 5 SNI nu HIS pirate Bee i IA MODUS see a Z ly Ae ler e tte ae pe i IDR WAVE dae Gee S 2 b Bice k Sie S EB S RL 11 13 18 19 21 22 INDICE 3 6 Del 3 8 3 9 30 PADI a ux ri See TEA uz E sb hoes sb CANE a Men window 0820 3 6 1 Navigator Window 3 6 2 Slices Window 3 6 3 Maps Window 3 64 Arbitrary Slice Window 3 6 5 3D View Window Men options 22 000 4 Menu IN ices l aha teed ie ord gp eh A eds edhe lord Bibliografia s 2 22 genna a ee 4 Test Hip Op uno 4 1 4 2 4 3 4 4 4 5 4 6 Prove preliminari 22 Selezione del campione di utenti b Phantom2 Lug aa RL Usb RENE RR Test HipOp uno Adsl Descrizione s sura rai AD Raccotadal xu u saya a amp a 303 GOA 4 5 3 Accuratezza e scelta delle normalizzazioni 4 5 4 URisultaticae piani 4 5 5 Conclusioni 13110110918118 u spiga 5 Test accuratezza multimodale 5 1 Dil 5 3 Curva accuratezza tempo Accuratezza multimodale 0 5 2 1 Descrizione del Test VOR RR po ee E uo Sly a 4 5 2 3 CONnCIUSIONL saa pu pene be we Bibli grafid e saw ga q ee
8. methods Human Computer Interaction vol 13 pp 203 261 1998 4 Erik Boralv Bengt goransson Eva Olsson Bengt Sandblad Usa bility and efficiency The HELIOS approach to development of user interfaces Computer methods and programs in biomedici ne 45 Suppl 1994 S47 S64 5 J Gosbee and E Ritchie Human Computer Interaction and me dical software development Interactions vol 4 pp 13 18 1997 Capitolo 5 Test accuratezza multimodale 5 1 Curva accuratezza tempo I risultati del test Hip Op uno hanno mostrato una dipendenza dall u tente relativamente alla durata di uno dei task Le note trascritte durante la prova di tale operatore spiegavano che egli prima di compiere le ultime operazioni di rifinitura del posizio namento fissava attentamente le immagini per diversi minuti Questo ha fatto sospettare che l eccessiva durata di certe prove fosse legata ai tempi morti e non ad un maggior numero di interazioni Si pensato alla possibilit di implementare dei limiti di accura tezza per 1 successivi test nel senso che gli utenti avrebbero avuto un indicatore che si sarebbe acceso una volta che l accuratezza fosse scesa sotto delle soglie prefissate 1 o 2 pixels In tal modo ci si sarebbe concentrati sul tempo quindi sull effi cienza con la quale l interfaccia permette di eseguire il task elimi nando eventuali tempi morti Parallelamente si pensato di mettere dei limiti di te
9. n al tempo per le successive prove Infine si visto che l utente a cui era stata suggerita la scelta di un idoneo riferimento visivo ha migliorato in modo impressionante la propria accuratezza Fig 5 2 5 2 Accuratezza multimodale L interfaccia Hip Op multimodale nel senso che presenta le infor mazioni attraverso molteplici viste ciascuna basata su una diversa modalit di visualizzazione Alcune di queste viste simulano speci fiche modalit di diagnostica per immagini mentre altre propongono paradigmi di visualizzazione originali 91 Capitolo 5 Test accuratezza multimodale oduu 6220161022 BAIND L s Bi Z JON Bed e A J0Y eyed X 40H eyeq lt ZL eyeq AL eyeq m XI eyeq oduu ezz ein55v PAIN 00 9 00 S 00 00 00 7 00 2 00 0 00 o0 Z 00 007 00 S 00 9 92 Capitolo 5 Test accuratezza multimodale lu n i p 62216410226 esou O UBWeUOIZISO Ip 6 015 191102 eun uoo 2 s 614 z 0Y 100 30 160 X JOY e led z 180 eyeq XL 100 sjaxid 00449 ezzajeinoov Js J g oun dodiH 1s El Capitolo 5 Test accuratezza multimodale 93 Dopo le prove del test Hip Op uno si pensato di creare un nuovo protocollo che tenesse conto anche delle finestre Arbitrary Slice e 3D View per valutare quanto le nuove informazioni permettessero di migliorare l accuratezza 5 2 1 Descrizione del Test Il
10. 1034 x 30Y 31310 Conclusioni Le prove effettuate hanno dimostrato che Hip Op uno strumento accurato e permette di posizionare la protesi nel dataset tomografico con una precisione superiore a 0 3 pixel I chirurghi riescono ad interagire con l interfaccia senza eccessivi problemi quindi l incertezza riscontrata nelle prove di pianificazione non va attribuita n all accuratezza intrinseca del sistema n alla sua usabilit In futuro potranno essere sviluppati nuovi protocolli test che per mettano di interpretare nel modo migliore l incertezza riscontrata nel corso delle prove con 1 medici Il primo passo sar quello di controntare 1 valori delle pianifica zioni con quello che stato effettivamente eseguito in sala operatoria basandosi su una serie di misure intra operatorie e sui dataset TC post operatori Un successivo sviluppo di Hip Op prevede applicazioni di realt virtuale ed allora dovr essere testata l accuratezza e l usabilit nel nuovo ambiente Inoltre gi iniziata una campagna di raccolta dati con la colla borazione di alcuni studenti di specialit in ortopedia per contron tare l accuratezza di Hip Op con quella del metodo tradizionale di pianificazione basato sulle due RX ed 11 template Il lavoro presentato quindi una prima importante tappa di un lun go percorso di validazione che dovr procedere parallelamente agli sviluppi futuri del progetto Hip Op Appendice A Documenti t
11. 3 pixel La tabella 5 1 mostra 1 valori complessivi di accuratezza finale cio relativi all ultimo salvataggio dopo che all utente era stata mo strata la 3D view Tutti gli utenti sono rimasti ampiamente sotto 1 limiti di accura tezza prefissati cio un pixel come nel caso del test HipOp uno quindi l operatore non influenza il test Inoltre non c stata curva di apprendimento perci neanche la prova influenza 1l test La figura 5 6 confronta 1 risultati finali dei singoli utenti mentre la tabella 5 2 mostra 1 valori nel dettaglio Capitolo 5 Test accuratezza multimodale Max Delta Rx 0187 0116 0023 25 J0 046 Delta Ry 0263 0171 0034 25 0 061 Delta Rz 0182 0135 0027 25 0 046 Delta Tx 0206 0117 0023 25 0 04r 706479 0098 077 0015 25 10 033 0 02 046 Tabella 5 1 Test Hip Op due accuratezza complessiva 98 Capitolo 5 Test accuratezza multimodale 99 Per quanto riguarda la durata delle prove gli utenti hanno miglio rato 1 propri tempi dopo la prima prova assestandosi poi intorno ad un valore costante Inoltre la figura 5 7 mostra come la durata media delle prove sia stata circa uguale per 1 cinque operatori e si pu concludere che l u tente non influenza la durata Oltre a stabilire l accuratezza intrinseca del sistema per la quale 91 pu assumere il valore peggiore di 0 6 pixel il test ha stabilito se 1 risultati migliorano aggiungendo nuove modalit di visualizz
12. Bale Hale Dew sha 6 Test ripetibilita chirurghi 6 1 6 2 Descrizione del test 8 Risultati 7 Test di confronto con altri strumenti di pianificazione 7 1 1 2 7 3 ID NAVISAI JZ S oe US S uh RS k D RS AS CENI TAO 2 cs te es as RR AR Descrizione del test VI 51 32 52 22 56 59 65 67 71 12 72 73 73 74 75 76 79 79 80 80 83 85 88 89 89 90 93 97 105 105 106 106 107 INDICE vii TA RBU a ae aar ir a e Re vet oe he ee ek ek 116 Conclusioni 120 A Documenti test Hip Op uno 121 Introduzione La possibilit di sostituire con elementi artificiali l articolazione del l anca rappresenta uno dei maggiori successi della chirurgia ortopedi ca Le patologie che rendono necessario tale intervento sono diverse e anche la struttura anatomica pu essere molto differente da paziente a paziente Gli studi meccanici effettuati su materiali forma e stabilit delle protesi hanno permesso la produzione di componenti protesici modu lari che concedono al chirurgo un ampia scelta di combinazioni Una buona pianificazione dell intervento permette di scegliere la corretta dimensione della protesi e il tipo pi indicato tra quelli in commercio di stabilire la giusta posizione ed orientamento dei com ponenti nonch di ridurre le complicazioni durante l intervento Il metodo attualmente usato dalla maggioranza dei chirurghi uti lizza due radiog
13. Imparare sull intervento di artroprotesi d anca Un abbraccio ai ragazzi della Davinell s Band per la sincera amicizia ed in par ticolare a Mario per aver sopportato tutte le mie prese in giro e per la sua lealt ad Amelia per non avermi mai fatto mancare un abbraccio affettuoso e per 1 suoi con sigli da amica ad Elisa per aver tirato fuori il mio lato artistico e perch l unica degna spalla per il superman a Max per aver condiviso le piccole e grandi difficolt ad Alberto per le nostre risate da paura Grazie a Gigi per aver curato la parte grafica della tesi a Fulvia per avermi alutato a superare indenne il primo impatto con il laboratorio e a Debora per avermi aperto le porte pi nascoste di Excel Un saluto al mio amico pescatore Paolo a Mauro il mio vicino di banco e a Paolo sempre presente anche se al CINECA Ringrazio tutto il personale del laboratorio che ha dato piena disponibilit per 1 miei test e specialmente coloro che sono stati chiamati a parteciparvi per la pazienza e la seriet dimostrati Perdono Luca per come mi ha ingiustamente additato la sera della sua festa Un saluto particolare a tutti quelli che ho conosciuto nel corso della mia carriera universitaria in special modo ad Emiliano per essersi dimostrato un amico sincero ed un compagno all altezza in ogni situazione a Francesca e Paola che non mi hanno mai fatto mancare la loro amicizia Ringrazio Maria Carla perch senza di lei questo g
14. Ly ce Srl 8 9567 oun auan S0 0 100 Yc O LO 0 0 9600 96696 06 080 LE SYL Z cE 967 oun 9 US YGE 6 LV Ec Srl ELE 287 OJUSLULIS II jaxid jaxid jaxid jaxid jaxid jaxid 21 9100 ALeyeq XL 9100 z430 eYaq A j0y eya x 30Y 100 Z L A Ll X L Z JOY K joy X jOY SALNALN Capitolo 5 Test accuratezza multimodale 101 Test accuratezza multimodale Accuratezza utenti Barra errori 1 Standard Error s Valori finali di posizionamento dopo 3D view 35 20 pixel 2 1 05 0 Utente 2 Utente 4 Utente 3 Utente 5 Utente 1 O1 Figura 5 6 Test Hip Op due accuratezza dei singoli utenti secondi B Utente 1 E Utente 2 OUtente 3 O Utente 4 m Utente 5 Figura 5 7 Test Hip Op due durata media delle prove Capitolo 5 Test accuratezza multimodale 102 Delta_Rot x Effetto delle diverse viste Barra errori 1 Standard Error s i L V2 CT V3 AR V4 3D Fig 5 8 a Delta_Rot y Effetto delle diverse viste Barra errori 1 Standard Error s 8 6 pixel 4 i na 0 V1 RX V2 CT V3 AR V4 3D Fig 5 8 b Capitolo 5 Test accuratezza multimodale 103 Delta _Rot z Effetto delle diverse viste Barra errori 1 Standard Error s V1 RX V2 CT V3 AR V4 3D Fig 5 8 c Delta_T x Effetto delle diverse viste Barra errori 1 Standard Error s Er a 6 4 V2 CT V3 AR V4 3D NO Fig 5 8 d Capitolo 5 Test accuratezza multimodale 104 Delta_T y Effetto delle diverse viste Barra errori
15. Menu options Da questo menu possibile sia eseguire il reset delle finestre princi pali riportandole alla situazione di default sia manipolare il volume ricavato dai dati TC e Right Left View Cambia il lato dal quale viene proiettato il volume nella vista Medio Laterale in breve fornisce la possibilita di osservare il femore dall interno della coscia o dall esterno e Cup Reset Posiziona il cotile artificiale nella posizione in cui viene caricato di default e Prosthesis Reset Posiziona la protesi nella posizione in cui viene caricata di de fault e Navigator View Reset Riporta le immagini della finestra Navigator ai loro settaggi di default annullando tutte le operazioni di Windowing di zoom di traslazione precedentemente effettuate e Slices View Reset Riporta le sezioni tomografiche della finestra Slices ai loro set taggi di default e Volume Subtraction Permette di effettuare una sottrazione booleana di tutti 1 voxels del dataset a contatto con lo stelo assegnando un numero di Hounsfield nullo ai voxels della sagoma venutasi a creare e Undo Subtraction Annulla la sottrazione booleana Capitolo 3 Hip Op 72 3 8 Menu help Contiene 11 manuale in linea del programma 3 9 Bibliografia 1 Will Schroeder Ken Martin and Bill Lorensen The visualiza tion Toolkit An object oriented approach to 3D graphics ISBN 0 13 954694 4 Prentice Hall 1998 Capitolo 4 Test Hip Op uno 4 1 P
16. Test ripetibilita chirurghi I test effettuati sul dataset di prova Phantom2 hanno permesso di sta bilire quale fosse l accuratezza intrinseca del sistema di pianificazio ne Hip Op viene usato dai chirurghi per pianificare interventi di artro protesi d anca quindi la successiva indagine ha voluto stabilire quale fosse la loro ripetibilit e se essa fosse confrontabile con quella del sistema 6 1 Descrizione del test Il primo passo stato quello di reclutare gli utenti per le prove tenen do presente che dovevano essere chirurghi con esperienza in questo tipo di intervento Si riusciti ad avere la disponibilit di tre medici uno dei quali era gi solito pianificare gli interventi usando Hip Op Gli altri due non avevano mai usato il programma e uno non aveva nessuna familiarit con il computer Si sono scelti 1 datasets di tre pazienti che presentavano particolari patologie in modo che la prova non risultasse troppo semplice Precisamente le tre patologie erano e Artrosi in anca displasica e Coxartrosi secondaria in esiti di displasia congenita d anca Capitolo 6 Test ripetibilita chirurghi 107 e Displasia d anca Uno dei tre datasets era sinistro gli altri destri Ad ognuno dei chirurghi stato chiesto di pianificare intervento su ognuno dei tre femori seguendo un protocollo da ripetersi per tre volte a distanza di almeno un giorno Il protocollo prevedeva che gli utenti pianificassero l
17. dati acquisiti Per pianificare l intervento di artroprotesi d anca necessario ri costruire un modello 3D del femore in tutta la sua lunghezza Normalmente ai pazienti che si sottopongono a tale intervento vie ne fatta una TC relativamente alla zona dell anca cio in prossimit dell articolazione che sar sostituita Non potendo effettuare sui pazienti la stessa scansione dall anca fino ai condili per via dell elevata dose di radiazioni con cui sareb bero irraggiati basandosi sullo studio sopra citato stato ideato 1 protocollo LTM Figura 2 5 Esso permette di acquisire sezioni tomografiche pi densamente Capitolo 2 La tomografia computerizzata 41 dove la morfologia piu irregolare in modo piu 1800 dove abba stanza omogenea In questo modo si riesce ad ottenere una buona ricostruzione tridimensionale del femore usando una apparecchiatu ra a spirale ed una dose di radiazioni circa uguale a quella usata per 1 pazienti non pianificati Capitolo 2 La tomografia computerizzata 42 Seumas 2cm a Spessore 3mm Pitch 1 5 Retro 1mm gt Spessore 5mm Pitch 1 5 Retro 2mm Spessore 3mm Pitch 1 5 Retro 1mm Figura 2 5 Schema del protocollo LTM Capitolo 2 La tomografia computerizzata 43 2 5 Bibliografia 1 S A Marom and M J Linden Computer aided stress analysis of long bones utilizing computed tomography J Biomech Vol 23 No 5 pp 399 404 199
18. di prova ho scelto tre utenti dei quali uno solo aveva gi usato Hip Op mentre gli altri due non erano soliti usare il computer per pi di qualche ora a settimana Ogni operatore ha ripetuto il test per tre volte a distanza di almeno un giorno ed alla fine della prima e dell ultima prova gli ho chiesto di compilare un questionario Il protocollo completo del test Hip Op uno inserito in Appendi ce A Capitolo 4 Test Hip Op uno 80 4 5 2 Raccolta dati Sono stati collezionati diversi tipi di dato e Dati oggettivi Ho misurato il tempo impiegato a svolgere 1 tasks e il numero delle volte che utente ha fatto ricorso alle istruzioni di funzionamento dell interfaccia collocate in una zona dove mi risultasse facile accorgermi di eventuali consultazioni e Dati soggettivi Ho annotato le mie impressioni sull usabilit dell interfaccia e Dati quantitativi Ho salvato 1 file di report relativi alle pro ve di posizionamento in modo da poter confrontare 1 risultati conseguiti dagli utenti con 1 valori della posizione di riferimento e Dati qualitativi Ho raccolto 1 commenti degli utenti durante le prove li ho intervistati alla fine di ogni sessione ed ho tenuto un report dei bugs riscontrati durante l uso del programma Oltre ad un cronometro per le misure di tempo ho usato gli strumenti di Hip Op che permettono di salvare dei file di testo contenenti le informazioni relative al posizionamenti per annotare velocem
19. di sinistra sposta le sezioni a diverse altezze continuando a controllare nell altra finestra che la protesi sia so vrapposta alla sagoma scura Per ottenere un posizionamento ac curato potrebbe essere necessario variare l ampiezza degli step 125 di rotazione e traslazione cambiando 1 valori nelle entry Step Pos e Step Or B Muovi liberamente la protesi cercando di usare sia il mouse sia gli sliders Parla ad alta voce di quello che fai C Ripeti il task A cercando di nuovo la massima accuratezza D Compila il questionario N 2 QUESTIONARIO N 2 Segnare con una X la propria preferenza Uso del mouse Disposizione dei pulsanti sullo schermo Funzionamento degli sliders Informazioni sullo schermo Conseguenze di un azione qua lunque Didascalia pulsanti e sliders Dislocazione delle finestre sullo schermo Reazioni complessive sull inter faccia poco pratico 2 1 non adeguata 2 1 poco chiaro 2 1 inutili 2 1 non predicibili 2 1 non esauriente 22 non adeguata 2 terribile frustrante 2 difficile 2 1 molto pratico 2 adeguata 2 molto chiaro 2 utili 2 predicibili 2 esauriente 2 adeguata 2 meravigliosa 2 soddisfacente 2 facile 2
20. le misure PULSANTE CENTRALE serve a traslare qualunque oggetto del l interfaccia PULSANTE DESTRO zoom Fuori dalle immagini tomografiche si usa il solo pulsante sinistro con le funzioni abituali del sistema operativo Windows Appendice A Documenti test Hip Op uno 123 TEST VALIDAZIONE HIP OP I PARTE A Scurisci le viste del femore e schiarisci le slices tomografiche B Visualizza una slice in cui si vedano 1 00011 C Metti la slice col contorno giallo nella posizione in alto a sx D Misura un asse della sezione del foro facendo riferimento ad una delle slice a destra e leggi il valore ad alta voce E Visualizza nella parte alta della finestra di sinistra una slice al l altezza dei condili ed una circa a met del femore sovrappo nendo il 30 della fetta pi in alto 11 70 dell altra F Compila 1l questionario N 1 QUESTIONARIO N 1 Segnare con una X la propria preferenza poco leggibili molto leggibili Caratteri sullo schermo 2 1 0 1 2 poco chiara molto chiara Funzione degli sliders 2 1 O 1 2 inutili utili Informazioni sullo schermo 2 1 0 1 2 non predicibili predicibili Conseguenze di un azione qua 2 1 0 1 2 lunque non esauriente esauriente Didascalia pulsanti e sliders 2 1 0 1 2 non adeguata adeguata Dislocazione delle finestre sullo 2 O 1 2 schermo ISTRUZIONI PER L USO DEL PROGRAMMA II PARTE Appendice A Documenti test Hip Op uno 124 Nella finestra di sinistra ora visuali
21. oun 600 60 0 Ly 0 920 970 c0 0 0 FSC YOLG LLOP 6LOSL ZLyce 87 oun 90 260 700 cL O 90 0 720 es rese 9C CO 42607 CO LVL ILce CCS oun YSE 06 ly 60971 ELCE 9 OJUSWHOS Y joxid jaxid jaxid jaxid jaxid joxid 21 09100 AL 09100 XL 09100 Z 304 01600 A 30X eYeq x 30Y eyed ZL AL xL 2 04 A J0Y X30X FALNALN 119 JOEBIAEN LO ezzeyesnooe neynsiy Z GEL OL 8 190 660 Oc LOL SAE VC vU 0 rv L LE 0 LEO 99 0 9 96 bce 8917 0 72171 9906 8905 911 c 0 0 Loc ZVO 61 0 LV c 10 26696 95706 Ul lkt EL Lvl VOVE SLE 911 90 760 90 0 v9 0 0 cS 0 27696 reco 9607 17597 cLee VSP 911 S00 Le L OY S00 200 Z9 90796 YOLG 89617 96897 6906 LOE 911 86 0 69 0 120 80 Oc 070 SAE S b 907 6020 SE 0 92 SE 0 27096 9516 1517 9L6rL BLLE 697 eng 69 0 OLO 270 29 0 99 0 970 Leese 2006 6617 97917 60 LOG eng 98 0 ZVO 190 ya L 80 99 0 GLEGE L 6 96067 6Lyyri 8cce CST eng Gl b 6 L Lob 19 0 SL L Ly 0 G8cSe co Le S 9rorl BOEE 97 eng 070 970 ELL 99 0 270 020 SAE 0 10 0 620 ce 0 2950 66 0 ZEGE 956 6 99517 96217 0706 LOD oun 60 0 690 ce 0 SV 0 960 660 LEESE 9706 EClY VOLVL 6S EDS oun c8 0 Z 0 05 0 09 0 SE 0 LE L 8L EGE 7216 SECY 9997L COCE LID oun ZVO 90 CEC 06 L GZ 0 GZ 0 21796 99516 6907 20971 VIEE 177 oun VSE 06 ly 6097 ELCE cgt Olu ullu J i jaxid jaxid jaxid jaxid jaxid jaxid Z eyeq AL eyeq XL 03100 2103 49100 A 30Y 0100 x 30Y eHed ZL A Xx IL 2703
22. per scansioni volumetriche continue e pi veloci della TC convenzionale incrementale e per la scansione di un volume anatomico completo in un solo periodo di apnea del paziente assicurando la contiguit fra le fette Molte ricerche sono state fatte per definire dal punto di vista teori co 6 7 8 e sperimentale 9 10 gli effetti della tecnica di gene razione dell immagine della TC a spirale sulla qualita delle immagini ottenute e sui vantaggi che presenta rispetto alla TC convenzionale nelle applicazioni cliniche 11 Nella TC a spirale la rotazione della sorgente la traslazione del paziente e l acquisizione dei dati sono continuamente guidate in modo da produrre insiemi di proiezioni a partire dai dati grezzi della scan OII lavoro descritto in questo paragrafo si riferisce a C Zannoni D Testi e A Cappello Spi ral CT scanning plan to generate accurate FE models of the human femur Medical amp Biological Engineering amp Computing vol 37 supplemento 2 pp II 1030 1999 Capitolo 2 La tomografia computerizzata 36 sione a elica attraverso una interpolazione 12 Il parametro di ac quisizione che controlla 11 movimento del paziente per ogni rotazione del gantry e che differenzia la TC a spirale da quella convenzionale noto come pitch P ed definito nel modo seguente P eq D con T incremento della posizione del tavolo per ogni rotazione del gantry e D dimensione longitudinale della collimazione d
23. risoluzione a basso contrasto come gi precedentemente affer mato caratterizza la riconoscibilit di un oggetto a basso contrasto ed influenzata da diversi fattori quali le dimensioni dell oggetto il contrasto tra l oggetto e lo sfondo il rumore sull immagine e dalla FIM Il rumore sull immagine determinato principalmente dalla rego lazione della dose di raggi emessa dal tubo a raggi X dallo spessore della fetta dall algoritmo di ricostruzione dalle caratteristiche del Capitolo 2 La tomografia computerizzata 33 l apparecchiatura TC e dal tipo di strutture che vengono scandite nel campo di vista La risoluzione a basso contrasto pu essere misurata con un multi hole phantom cio un fantoccio in cui sono presenti dei buchi Un buon indicatore di questo tipo di risoluzione la differenza nel valore del numero di Hounsfield in quei buchi che sono poco riconoscibili nell immagine Per ricostruire correttamente strutture che variano rapidamente nel tempo la velocit dell acquisizione dei dati un fattore critico Lo sviluppo di apparecchiature TC fu motivato principalmente dalla ne cessit di avere una migliore risoluzione temporale L indicatore primario della risoluzione temporale 1l periodo del l acquisizione dei dati sebbene la risoluzione temporale dipenda an che dall algoritmo di ricostruzione Lo stato dell arte per le mac chine TC attualmente dato da apparecchi che acquisiscono dati d
24. soggetti pi giovani si preferisce in genere utilizzare le pro tesi non cementate confidando nelle maggiori potenzialit osteoge netiche riparative del tessuto osseo Nei soggetti anziani o affetti da patologie del metabolismo osseo si preferisce ricorrere a protesi cementate Nelle protesi cementate 1 componenti vengono fissati all osso me diante l interposizione di un cemento acrilico a polimerizzazione ra pida che ha lo scopo di colmare completamente lo spazio tra la su perficie protesica ed il tessuto osseo L impianto risulta cos Immediatamente stabile ed il paziente pu camminare salvo controindicazioni gi alcuni giorni dopo l inter vento Nelle protesi non cementate 1 componenti vengono fissati all osso Capitolo 1 Cenni di fisiopatologia dell anca 22 mediante un accoppiamento diretto lo stelo protesico viene forzato nella cavit midollare predisposta mentre acetabolo protesico viene avvitato o forzato e bloccato con viti nella cavit cotiloidea In questo modo si assicura una stabilit primaria delle protesi me diante l ancoraggio meccanico confidando di raggiungere una stabi lit secondaria mediante l ancoraggio biologico dovuto alla crescita ed al rimodellamento del tessuto osseo circostante la protesi Per questo motivo le protesi non cementate sono dotate di parti colari superfici rugose nei cui interstizi pu crescere ed inglobarsi il tessuto osseo formatosi dopo l intervento L
25. una e l altra sezione siano visibili ad esempio portando lo slider al valore 30 sar visualizzato 11 30 della sezione pi in alto sovrapposto al 70 di quella pi in basso Nella met in basso della finestra ci sono affiancate le altre due proiezioni e per ognuna di esse c un interattore che permette di re golarne il contrasto tali strumenti scompaiono facendo un click nel check button Windowing Si distinguono su queste due immagini sei linee orizzontali di co lore diverso che corrispondono alle sei sezioni tomografiche visua lizzate nelle finestra Slices La posizione di tali linee pu essere variata trascinandole mentre si tiene premuto 11 pulsante centrale del mouse A sinistra delle proiezioni con dei trattini rossi indicata la quota corrispondente alle fette TC reali infatti posizionando una linea colo rata nello spazio tra due trattini rossi si va a visualizzare una sezione ricostruita per interpolazione delle due fette TC reali pi vicine Nell interazione con le proiezioni del dataset 1 pulsante destro del mouse esegue lo zoom mentre il pulsante centrale serve a traslare qualsiasi oggetto presente Fuori dalle immagini 1 vari interattori vengono azionati tutti usan do 11 pulsante sinistro Il check button measures attiva una modalit che permette di trac ciare due linee usando 11 pulsante sinistro del mouse su una delle tre proiezioni e calcolare l angolo tra esse compreso Nella finestra Na
26. visivo non permetteva assolutamente di accorgersi di un tale differenza poich l utente sul monitor vede uno spostamen to non un angolo e pi corto l oggetto maggiore l angolo che d luogo ad uno spostamento fissato Proiettato sul piano ortogonale all asse z visto quindi dall alto 11 modello della protesi ha dimensioni molto pi piccole rispetto al le altre prospettive di visualizzazioni e risultano cos impercettibili aggiustamenti dell antiversione anche di un grado Allora si pensato di normalizzare 1 dati rispetto alle dimensioni del voxel Gli errori di traslazione lungo gli assi x y sono stati divisi per 0 7 quelli lungo l asse z per 1 Essendo le dimensioni del voxel 0 7 x 0 7 x 1 per quanto riguarda le due proiezioni AP e ML 1 pixels dell immagine hanno un lato lungo 0 7 mm ed uno 1 mm nel normalizzare gli spostamenti associati alle rotazioni si considerato il caso peggiore dividendo sempre per 0 7 La tabella 4 1 mostra le normalizzazioni effettuate e le funzioni usate per linearizzare le rotazioni DTx_norm Dtx 0 7 DTy_norm Dty 0 7 DTz_norm Dtz DRx_norm L 2 SEN Drx 0 7 DRy_norm L 2 SEN Dry 0 7 DRz_norm As 2 SEN Drz 0 7 Dtx Dty Dtz Drx Dry Drz sono le differenze tra 1 valori indicati nel report della prova di un utente ed 1 valori di riferimento del fantoccio L 147 708 mm la lun ghezza della protesi As 30 581 mm l asse della sezione maggiore della prote
27. 0 2 G Wang and M Vannier Computerized tomography in En cyclopedia of Electrical and Electronics Engineering edited by J G Webster published by Jhon Wiley amp Sons 1999 3 G Valli M Baroni L Bocci G Coppini Formazione di imma gini mediche dalle immagini morfologiche alle funzionali in Tecnologie e Metodi per le immagini funzionali F Fazio and G Valli Eds Patron Bologna 1999 4 A R Formiconi Problemi inversi nelle immagini funzionali in Tecnologie e Metodi per le immagini funzionali F Fazio and G Valli Eds Patron Bologna 1999 5 W A Kalender Spiral or Helical CT Right or Wrong Radio logy vol 193 pp 583 1994 6 G Wang and M W Vannier Longitudinal resolution in volume tric x ray computerized tomography Analytical comparison bet ween conventional and helical computerized tomography Medi cal Physics vol 21 pp 429 433 1994 7 G Wang and M W Vannier Computerized tomography 1999 8 G Wang and M W Vannier Optimal pitch in spiral computer tomography Medical Physics vol 24 pp 1635 1639 1997 9 C J Kasales K D Hopper D N Ariola T R TenHave J W Meilstrup R P M Mahraj D Van Hook S Westacott R J Sefczek and J D Barr Reconstructed helical CT scans 1m provement in z axis resolution compared with overlapped and Capitolo 2 La tomografia computerizzata 44 non overlapped conventional CT sca
28. 1 dati ed indipendente dal l intervallo di ricostruzione Le ragioni principali del successo della tecnica di scansione volumetrica risiedono nel fatto che con questo Capitolo 2 La tomografia computerizzata 37 Figura 2 4 Fig 2 4 a immagine acquisita con TC convenzionale con lo spessore di fetta minore tecnicamente disponibile D 1 mm b immagine acquisita con TC a spirale con lo spessore di fetta maggiore analizzato nello studio D 10 mm P 2 mm metodo la scansione e la ricostruzione delle immagini TC sono pi veloci La tecnica TC a spirale infatti ha migliorato l individuazio ne di lesioni 11 12 eliminando gli errori dovuti alla respirazione del paziente grazie alla possibilit di acquisire 11 volume in un solo periodo di apnea e ha consentito anche la ricostruzione di immagini sovrapposte ad intervalli arbitrari Ulteriore vantaggio dato dal fatto che poich l insieme dei dati del volume a spirale viene acquisito in un periodo di tempo relati vamente breve se comparato con quello necessario in un esame TC convenzionale possibile ottimizzare gli effetti di miglioramento del contrasto dati da materiali somministrati per via endovenosa I vantaggi derivanti dall utilizzo della TC a spirale nelle applica zioni cliniche sono stati analizzati e dimostrati I dettagli di questa analisi che non viene qui riportata sono reperibili in 12 e relativi riferimenti Capitolo 2 La tomografia computerizzata
29. 38 2 3 Dicom Le immagini tomografiche necessarie alla creazione dei dataset uti lizzati nello svolgimento di questo lavoro sono state trasferite dal re parto di radiologia in formato DICOM direttamente nei computer del laboratorio di tecnologia medica Il formato DICOM uno standard ACR NEMA Dopo l introduzione della tomografia computerizzata seguita da altre modalit di diagnostica per immagini digitali negli anni 70 visto anche il sempre maggiore utilizzo di computers nelle appli cazioni cliniche l American College of Radiology ACR e il Na tional Electrical Manufacture Association NEMA si sono accorti dell urgente bisogno di un metodo standard per trasferire immagi ni ed informazioni ad esse associate tra apparecchiature di diversa fabbricazione Tali apparecchiature producono immagini digitali in una variet di formati diversi L ACR e il NEMA formarono una commissione nel 1983 con lo scopo di mettere a punto uno standard per e Promuovere lo scambio di informazioni legate alle immagini di gitali indipendentemente dalla casa costruttrice del macchina rio e Facilitare lo sviluppo e l allargamento di archivi di immagini e di sistemi di comunicazione PACS che si possano interfacciare con altri sistemi che gestiscono altre informazioni ospedaliere e Permettere la creazione di data bases di informazioni diagnosti che che possano essere consultati da una variet di apparecchia ture distribuite su una
30. Documenti test Hip Op uno 122 di parlare durante tutta la sessione Il valutatore potrebbe ricordar ti di parlare ad alta voce e farti alcune domande sul perch hai fatto qualcosa e su quanto ti soddisfano certi aspetti del programma Tutto questo ci aluter a capire di pi dell interfaccia Ricordati che ci stai aiutando a valutare Hip Op non stiamo va lutando te Devi sentirti libero di dire tutto quello che pensi circa qualunque aspetto dell interfaccia o del task che ti viene proposto La sessione divisa in due parti alla fine di ogni parte ti verr chie sto di compilare un breve questionario per dare alcuni giudizi sul programma La sessione dovrebbe durare circa 30 minuti Hai qualche doman da prima di iniziare ISTRUZIONI PER L USO DEL PROGRAMMA I PARTE Quella che hai di fronte la schermata principale dell interfaccia ed divisa in due finestre La finestra di sinistra visualizza in alto due slices tomografiche sovrapposte in basso una vista antero posteriore ed una medio laterale del femore di prova possibile selezionare le due slices in alto ed indicare in che percentuale siano sovrapposte La finestra a destra visualizza sei slices tomografiche il cui contorno ha il colore corrispondente a quello delle sezioni indicate nelle due viste della finestra di sinistra Nell interazione con le immagini tomografiche 1 tre pulsanti del mouse hanno la seguente funzione PULSANTE SINISTRO serve a prendere
31. E 87 onenb quan LLO OLO 200 S0 0 cc 0 0 11796 2006 6L Ly 18 LOCE 527 0416006 quan LLO VL 0 LLO ZL 0 0060 9 0 11796 616 80 LV 6Z Y 9 CE 1727 onenb lu l n 0 200 960 Lo O LYO 600 86096 S0 6 SC LV 69271 19 CE 2897 onenb quan 62 0 OLO 200 Lo 0 GLO 200 LLEGE 2006 6L Ly 69271 969 cE 987 onenb quan Z O 80 0 9L 0 cc 0 100 ZVO ONE 80 0 000 000 l 0 CC O SL 0 807SE 6 OL LV 6 LVL LOCE 1727 94 u 1700 000 000 200 8L0 8L0 VCVGE C6 LV 208 98 Ce ZY 94 u 100 100 OLO 0 0 8L0 02 0 10796 076 2017 ZL Sv 9 CE 067 94 u 0 OL O OLO 0 8L0 0 0 C VSE 6 16 2017 258 09 06 LSY 94 JUIN 10 0 VLO c 0 970 8c 0 oc 0 06696 616 78 OV cv orl 88 127 94 N 80 0 610 Zl 0 ce 0 V 0 8 0 ONE 60 0 OLO 200 c 0 050 260 LEESE 2006 6L Ly eG Zr OV cE EL np N 0 0 60 0 000 Yc O 0 8L 0 COVGE 16 16 OL LV 69 rL 99 CE COV np N 600 06 0 0 0 8L 0 vo 0 260 607SE 986 86 OV 698 9 ELY np N S0 0 060 10 0 vv 0 970 0600 96696 ECCO 260 ZO Lvl Sv cE 067 np N 0 rL 0 YVO 07 0 190 0600 6696 L CO LI 8LZyI YCE 067 np N 200 9500 cc 0 cL 0 LEO vo 0 ONE 970 10 0 9 0 LLO S 0 8L0 97796 L616 LLL S Srl 06 CE CLV oun 3JUSIN Lo 0 600 000 9 0 2950 000 EZ EGE 90 76 LV 8 LVL CV CE 287 oun auan 100 0 0 62 0 610 LL O 260 10 1796 8616 807 cL Stl 6L CE 005 oun 3JUSIN 0 LO 0 200 000 0 vo 0 01796 66 16 6L
32. Lv LV L Lv LV 807 Lv CLV CLV L Lv XL 99598 1799 695 5 ec LVL 66898 62 LVL 9V LVL 9871 9829 208 Cc LVL ce Srl 90 SVL 79 OSL 7L87L 269 619 ZV Lvl Ec SVL Vo CE LL ZE CO EE LG CE L6 CE 68 ZE G9 ZE 89 ZE OL cE 8L cE EC CE ZS 8 cE 89 L6 CE GS CE DE cE 89 cE el 66 197 ecs 9 18 V 197 9095 9957 60 067 LEG evs 9 2897 60 99 7 967 087 cOS 087 189 789 8cS 678 899 698 16 202 O19 OLE 69 OZOL c9G VS 68S 17959 69 ELLL 925 CVOL 897 699 961 17959 0 32 Ox sel g lu nn Ox sel g lu ln Ox sel g lu nn 32 O 3SE81 zZ91u n Ox sel z lu ln O 3SE8 1 Z91u n 32 DASe 1 9 USIN OYSE uan O 3SE81 u n 32 V yse E9 U9 N 15681 68014810 Y7XSE 9 U2 3N 32 v3SEe1 zg u n V3se1 z lu n Y7XSE 79 U2 3N 32 v3SEeE1 u n V3se1 lu n YXSE 9 u n olJu ulli J i z Oy A 30Y x 30Y 99S OdIN31 VAONd AWON Capitolo 4 Test Hip Op uno 88 4 6 Bibliografia 1 Deborah Hix and H Rex Hartson virgoletteDeveloping User In terfaces ensuring usability through product amp process J Wiley amp S Inc 1993 2 Jakob Nielsen Usability Engineering Academic Press Inc 1993 3 Wayne D Gray and Marilyn C Salzman Damaged Merchandi se A Review of Experiments that compare usability evaluation
33. Universita degli Studi di Bologna FACOLTA DI INGEGNERIA Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica BIOINGEGNERIA II VALUTAZIONE DELL EFFICACIA E DELLA USABILITA DI UNA INTERFACCIA MULTIMODALE PER UN SIMULATORE CHIRURGICO ORTOPEDICO Tesi di Laurea 01 Relatore RICCARDO LATTANZI CHIAR MO PROF ING ANGELO CAPPELLO Correlatori CHIAR MO PROF ING GUIDO AVANZOLINI DOTT ING MARCO VICECONTI DOTT ING CINZIA ZANNONI Sessione II Anno Accademico 19991 2000 Parole chiave Tomografia Computerizzata Interfaccia utente Pianificazione preoperatoria Artroprotesi d anca Usabilita D E LS Dipartimento di Elettronica Informatica e Sistemistica Universita di Bologna L T M Laboratorio di Tecnologia Medica O R Istituti Ortopedici Rizzoli La tesi scritta in IEX 2 la stampa in POSTSCRIPT Ringraziamenti Ringrazio il professor Angelo Cappello per avermi proposto un lavoro cosi interes sante ed 1 responsabili del Laboratorio di Tecnologia Medica degli Istituti Ortope dici Rizzoli per avermi dato la possibilit di svolgerlo Un ringraziamento particolare all ingegnere Marco Viceconti ed all ingegne re Cinzia Zannoni per tutte le cose che mi hanno insegnato per 1 consigli e la disponibilit che non mi hanno mai fatto mancare Ringrazio il dottor Aldo Toni il dottor Ruggero Olmi e la dottoressa Alessandra Sudanese per la loro disponibilit la loro pazienza e per tutto quello che mi hanno permesso di
34. atici della TC a raggi X fu infine apportato da Cormack Hounsfield e Cormack divisero nel 1979 il premio Nobel per la medicina Le applicazioni della Tomografia Computerizzata sono numero se Proprio grazie alla sua potenza di penetrazione e alla capacit di Capitolo 2 La tomografia computerizzata 25 ottenere immagini ad alto contrasto la TC a raggi X ha trovato lar go uso nel campo della generazione di immagini mediche ma anche nelle procedure di prova non distruttive in campo industriale e nella microtomografia Le immagini TC forniscono informazioni dettagliate sulla geo metria e sulle proprieta fisiche delle strutture scheletriche Per que ste ragioni accanto alla pratica clinica quotidiana queste immagini sono correntemente utilizzate per applicazioni di bioingegneria co me la progettazione di protesi personalizzate o la modellazione tridi mensionale e l analisi con il metodo degli elementi finiti di strutture ossee I paragrafi seguenti riportano una breve rassegna sui principi e sulle tecnologie correnti di acquisizione di dati TC e alcune considerazioni sulla qualit dell immagine e sugli artefatti 2 1 1 Componenti del sistema Gli elementi essenziali che compongono un sistema di acquisizione TC come mostrato in Figura 2 1 sono la sorgente delle radiazioni il collimatore del fascio e 1 rivelatori la consolle dell operatore e 1l calcolatore per la ricostruzione dell immagine Un tubo a raggi X di tipo diag
35. azione La figura 5 8 mostra 1 valori di accuratezza per le sei variabili misurate dopo ogni salvataggio Quello che si osserva che gli utenti migliorano decisamente il proprio posizionamento dopo che gli vengono mostrate le sezioni TC passando da valori vicini al pixel relativamente al solo uso delle due proiezioni a valori vicini al mezzo pixel dopo l aggiunta delle nuove immagini L ulteriore aggiunta delle modalit Arbitrary Slice e 3D view non migliora significativamente l accuratezza Le interviste agli utenti hanno confermato tale tesi Infatti l opi nione comune stata che dopo aver visto le sezioni TC la Arbitrary Slice non permetteva di migliorarsi mentre il riscontro visivo offer to dalla 3D view aiutava a correggere piccole imprecisioni che sono risultate poco significative 100 Capitolo 5 Test accuratezza multimodale uan ejeulj 62201610 226 np dodiH S9 Z S 06 Gc 0 YLO 060 9600 060 0600 GA 100 OLO LYO Yc 0 0600 10 0 10 1796 2006 6c LV 69 rL 9 CE 87 enbulo n 0 0 00600 Z 0 00 0 l 0 9c 0 26696 Vl cb vl OV Ec Srl 99 CE 897 enbulo n 8C 0 61 0 Vo O 100 21600 LEO CL EGE 289 6 16907 89298 8 CE 667 nbup quan 9 0 0 0 000 Lo 0 190 970 VGESE 8616 OL LV S Lvl Vee 205 nbup 481 0 L 0 960 9 0 62 0 LYO 6696 60 26 SC LV 8c Lvl 29 CE 109 enbulo quan ZVO OLO 9600 90 1700 OLO GA 100 000 000 0 0 90 0 0 0 vOVGE 0006 OL LV Gl SVL L
36. ck button permette di selezionare la modalit Vector Map Capitolo 3 Hip Op 65 nella quale ad ogni pixel dello stelo associato un segmento di lun ghezza proporzionale all intervallo cromatico a cui appartiene Nella parte bassa della finestra sono visualizzate informazioni re lative al vari intervalli organizzate in cinque campi che sono gli stessi illustrati nella descrizione della mappa delle densit con l unica dif ferenza che gli estremi degli intervalli sono dei valori in millimetri anzich in numero di Hounsfield Il pulsante Close Map chiude la finestra mentre Save Map permet te di salvare la mappa in formato vtk 3 6 4 Arbitrary Slice Window Richiamando tale opzione s1 apre una nuova finestra rettangolare dal la quale possibile definire una sezione arbitraria sul dataset TC e visualizzarla nella parte sinistra della finestra Nella parte destra della finestra sono presenti sei sliders che per mettono di orientare un piano nello spazio definito dal dataset Precisamente si possono fissare l origine di tale piano ed le rota zioni in direzione Antero Posteriore e Medio Laterale attorno a ta le punto Di default l origine posta al centro del volume e le due rotazioni sono nulle Fintanto che la finestra aperta il piano visibile nella schermata principale Navigator e Slices in colore azzurro e ad ogni spostamen to viene aggiornata la sua posizione in tempo reale Il piano taglia 11 volu
37. con protesi e cotile artificiale Capitolo 3 Hip Op 58 so dalla quota pi alta alla pi bassa Spostando le linee orizzontali nell altra finestra le immagini TC s1 aggiornano e se necessario 1 riquadri si spostano per rispettare l ordine di quota Il pulsante destro del mouse esegue lo zoom delle immagini men tre il centrale le trasla Si possono prendere delle misure di lunghezza direttamente sulle figure tracciando dei segmenti col mouse senza rilasciare 11 pulsante sinistro Nel caso che una linea orizzontale della finestra Navigator in tersechi una protesi o un cotile artificiale nella corrispondente fi gura verranno visualizzate anche le loro sezioni dello stesso colore dell oggetto a cui si riferiscono Fig 3 6 Si possono traslare le sezioni della protesi e del cotile artificia le trascinandone 1 contorno senza rilasciare il pulsante centrale del mouse allo stesso modo usando pero 11 pulsante sinistro 51 possono ruotare le sezioni degli oggetti Nella parte alta della finestra situato l interattore per regolare 1l contrasto delle immagini Sono presenti quattro check buttons e Hip Sections se viene disattivato singolo click nel relativo box nasconde le sezioni della protesi e Cup sections se viene disattivato nasconde le sezioni del cotile artificiale e Interpolated se viene disattivato vengono visualizzate solo fette TC reali e quindi nella finestra Navigator si possono posiziona
38. delle definizioni pi simpatiche che ho incontrato nel corso della mia ricerca bibliografica racconta di un programmatore che po neva la seguente domanda agli utenti Se il tuo computer fosse una persona per quanto tempo vorresti continuare a prenderlo a pugni Tom Carey c 1989 Tale aneddoto rende bene l idea ma da un punto di vista pi tec nico l usabilit si definisce come una combinazione delle seguenti caratteristiche user oriented 1 e Facilita di apprendimento e Velocita dell utente rispetto agli obiettivi di performance e Basso tasso di errore e Soddisfazione soggettiva dell utente e Uso duraturo da parte dell utente Quindi l usabilit legata all efficacia ed all efficienza dell inter faccia nonch alla reazione dell utente all interfaccia Anche altri autori sono d accordo nel dare una definizione che combini diversi aspetti Ad esempio Jakob Nielsen uno dei pionieri in questo settore di ricerca denominato HCI Human Computer Inte raction asserisce 2 che l usabilit contemporaneamente legata a cinque attributi e Apprendibilit e Ffficienza e Memorizzabilit e Errori Capitolo 4 Test Hip Op uno 77 e Soddisfazione La cosa difficile isolare e concentrarsi sugli aspetti misurabili dell usabilit senza andare alla ricerca di un warm fuzzy feeling of user friendliness Shakel 1991 I metodi di valutazione dell interfaccia UEM Usabi
39. di fis sare due valori di densit digitandoli nelle entry TL TH e premendo Invio che dividono in tre intervalli la scala dei numeri di Hounsfield e Intervallo zero TL colore ciano e Intervallo TL TH colore verde e Intervallo TH max colore rosso I valori di default ovvero TL 1300 TH 1600 scelti in base alle co noscenze anatomiche fanno s che 1 tre intervalli corrispondano a tre Capitolo 3 Hip Op W Hipsections Cup Sections Interpolated M ColorMasking Figura 3 6 Slices Window con protesi e cotile artificiale 60 Capitolo 3 Hip Op 61 diversi tipi di osso cio osso midollare colore ciano osso spugnoso colore verde osso corticale colore rosso Questo permette ad esempio di conoscere dopo aver pianificato la posizione di una protesi quali zone dell impianto saranno a contatto con la corticale rischiando quindi di fratturare l osso Fig 3 8 In questa modalit 11 modello protesico sar di tre colori a secon da dell intervallo di densit al quale appartengono 1 corrispondenti pixels del dataset tomografico L immagine pu essere manipolata in diversi modi usando 1 tre pulsanti del mouse e Pulsante sinistro ruota l immagine permettendo di osservarla da un qualsiasi punto di vista e Pulsante centrale trasla l immagine e Pulsante destro esegue lo zoom Una volta attivata la modalit Thresholded si apre un riquadro nella parte inferiore della finestra dove s
40. dulare cio separata rispetto allo stelo femorale e ad esso fissata durante l intervento mediante un accoppiamento conico e Stelo la parte che viene inserita nella cavit femorale in cul fissata mediante cemento chirurgico o meccanicamente Capitolo 1 Cenni di fisiopatologia dell anca 13 e Collo non una parte definita con precisione si puo defini re come la porzione di stelo che unisce la testina o il cono di fissaggio al corpo dello stelo Questa parte viene distinta dal re sto dello stelo perch ci sono anche steli con il collo modulare uniti al corpo dello stelo con un accoppiamento conico di forma rettangolare e Colletto presente solo in alcuni modelli protesici una linguet ta solidale con lo stelo che all inserimento di questo nel canale femorale dovrebbe appoggiarsi sul calcar trasferendo parte del carico alla corticale mediale prossimale I materiali impiegati per la costruzione di ogni tipo di protesi devo no avere adeguati requisiti elevata resistenza meccanica sia statica che dinamica elevata resistenza all usura meccanica elevata resisten za all usura chimica elevata resistenza alla fatica biocompatibilita Quelli attualmente pi usati per lo stelo protesico sono leghe di ac ciaio Co Cr Mo Cr Ni Mo oppure di titanio Ti Al V La testina protesica di pezzo con lo stelo o modulare in metallo o in cera mica Per l acetabolo protesico viene impiegato 11 polietilene ad alta d
41. e Cos come strutturato l attuale standard 1999 si presta a futu re Revisioni le quali garantiscano la compatibilit con le precedenti Versioni Capitolo 2 La tomografia computerizzata 40 2 4 Protocollo LTM Le immagini tomografiche usate per creare 1 datasets importati dal programma di pianificazione operatoria sono acquisite tramite un appropriato protocollo denominato protocollo LTM Laboratorio di Tecnologia Medica Esso definisce 1 valori da assegnare ai parametri dell apparecchia tura TC ed stato redatto sulla base di uno studio effettuato dal DEIS in collaborazione con il CINECA e gli Istituti Ortopedici Rizzoli vedi riferimento 13 Tale studio discuteva e misurava l efficacia della TC a spirale in quelle applicazioni cliniche dove un accurata ricostruzione della mor fologia e della densit dell osso critica pianificazione pre operatoria progetto di protesi custom made o creazione di modelli tridimensio nali e analisi delle propriet meccaniche di ossa lunghe I risultati hanno mostrato che la TC convenzionale forniva la pi elevata accuratezza di ricostruzione La TC a spirale con D 3 e P 1 5 nelle regioni con 1 pi alti gradienti morfologici e di densit e D 5 e P 1 5 nelle zone in cui la morfologia pi regolare degrada legger mente la qualit dell immagine ma permette di acquisire a costi com parabili un pi alto numero di immagini incrementando la risoluzione longitudinale dei
42. e Anche in questo caso 1 risultati sono stati abbastanza incoraggianti Il problema era che non si capiva se l errore sulle rotazioni fosse dovuto al sistema oppure al task Non si trattava di un task esemplificativo delle normali applica zioni dell interfaccia e quindi alla fine si deciso di non elaborare in modo approfondito 1 risultati ma di cercare un fantoccio pi adatto e specifico 4 2 Selezione del campione di utenti Prima di preparare dei nuovi test stato fatto compilare uno specifico questionario al personale del laboratorio di tecnologia medica sia per conoscerne la disponibilit a partecipare allo studio sia per dividerlo in classi di utenti Il questionario inviato via e mail conteneva una serie di domande alcune a scelta multipla e Sistema operativo utilizzato abitualmente e Applicativi software utilizzati abitualmente e Ore settimanali di uso PC e Esperienze di programmazione e Avete mai visto usare Hip Op e Avete mai usato Hip Op e Quanto tempo sareste disposti a concedere per uno studio Sulla base delle risposte gli utenti sono stati suddivisi in tre gruppi e Utenti poco abituati ad usare il computer Capitolo 4 Test Hip Op uno 75 e Utenti che avevano visto usare Hip Op e Utenti che avevano usato Hip Op Il campione stato selezionato bilanciando 1 tre gruppi 4 3 Il Phantom2 Il primo problema stato quello di creare un fantoccio che permet tesse di definire dei task n
43. e del programma I primi tre valori dicono di quanto traslato 11 sistema locale della protesi rispetto a quello globale Tx Ty Tz 1 successivi tre valori identificano 1 quater nioni usati da vrk nel rappresentare le roto traslazioni ed infine gli ultimi tre valori dicono di quanto ruotato il sistema locale della protesi attorno agli assi di quello globale secondo l ordine Rx Ry Rz e Load Position permette di caricare una posizione precedente mente salvata con mediante il comando save_position quando si clicca su tale bottone si va a scegliere un file di testo e la protesi viene messa nella posizione indicata nel file selezionato e Undo annulla il risultato dell ultima operazione e tiene in me moria fino a tre operazioni passate Capitolo 3 Hip Op 56 e Exec se premuto dopo aver cliccato sulla protesi dispone le sel sezioni colorate in modo omogeneo lungo 1l bounding box dell oggetto protesi La protesi pu essere nascosta insieme a tutti gli interattori ad essa collegati semplicemente cliccando nel check button Prosthesis Oltre che con gli sliders la protesi pu essere traslata tenendo pre muto il pulsante centrale del mouse su di essa e trascinandola mentre pu essere ruotata allo stesso modo usando 11 pulsante sinistro Le rotazioni della protesi avvengono attorno agli assi del suo siste ma locale che visualizzato con tre segmenti di colori diversi asse X IN rosso asse y in giallo asse z i
44. el rivelatore Controllando P e D il radiologo pu definire il volume scandito durante una rotazione del gantry e quindi lo spessore della fetta del l immagine acquisita Lo spessore della fetta derivato dal profilo di sensibilit della fetta stessa 8 si ripercuote sulla qualit dell imma gine in termini di risoluzione spaziale nella discriminazione di ogget ti adiacenti ad alto contrasto ma anche nella risoluzione di contrasto cio nella visualizzazione corretta di un oggetto su uno sfondo quando il contrasto fra oggetto e sfondo basso La Figura 2 4 mostra come un alto spessore della fetta influenzi la precisione nella rappresentazione dei contorni dell oggetto effetti di volume parziale Nella TC convenzionale lo spessore della fetta di cui si sta generan do l immagine pu essere considerato uguale a D al contrario nella TC a spirale in cui si utilizza la scansione volumetrica della fetta per generare l immagine 8 si pu notare che sia D sia T influenzano lo spessore della fetta e quindi la qualit dell immagine Il vantaggio principale della TC a spirale consiste nella possibili t dopo l acquisizione di un insieme di dati di un volume a spirale di ricostruire le immagini in posizioni e intervalli arbitrariamente de terminati lungo l asse z Lo spessore della sezione di ogni immagine ricostruita determinato in ogni caso principalmente dalla base della collimazione D utilizzata per acquisire
45. ell ar ticolazione coxo femorale anca femore come tumori ossei artrosi fratture lussazioni e displasie congenite Esistono diverse varianti e se ne possono distinguere tre principali fig 1 5 e protesi epifiseale solo la superficie articolare viene sostituita con materiali sintetici e endoprotesi solo la parte femorale dell articolazione viene so stituita e 91 accoppia con l acetabolo fisiologico nel bacino e artroprotesi o protesi totale vengono asportate e sostituite delle porzioni d osso sia del femore che del cotile L artroprotesi si suddivide concettualmente in diverse parti fig 1 6 e Cotile o coppa acetabolare o acetabolo protesico la parte che viene fissata al bacino mediante viti cemento chirurgico avvita mento o forzamento meccanico nell acetabolo primario Questo componente assente nelle endoprotesi e Testina o epifisi protesica la parte terminale della componen te femorale normalmente di forma sferica che s1 accoppia con la cavit interna del cotile per formare l articolazione protesica Nel caso di endoprotesi invece la testina s1 articola direttamente nell acetabolo pelvico e di solito ha un diametro maggiore com parabile a quello della testa del femore La testina pu essere di Capitolo 1 Cenni di fisiopatologia dell anca 12 Protesi epifiseale Endoprotesi Protesi totale Figura 1 5 Evoluzione della protesi d anca pezzo con lo stelo oppure mo
46. ensit o la ceramica 1 4 Cenni storici Il primo intervento di chirurgia articolare di cui si abbia notizia scritta fu condotto da un barbiere chirurgo francese che nel 1536 rimosse l articolazione del gomito ad un paziente affetto da una grave forma settica Le prime resezioni d anca condotte su cadaveri per ricerca vennero fatte nel 1769 in Inghilterra e pochi anni dopo su pazienti afflitti da varie forme di artrite L intervento moderno di resezione chiamato Girldlestone dal nome del chirurgo di inizio secolo che s1 occup di questa tecnica all epoca si eseguiva per eliminare il dolore ma dopo non era pos Capitolo 1 Cenni di fisiopatologia dell anca 14 Acetabolo protesico Collo Colletto Testina protesica Stelo protesico Femore Figura 1 6 Artroprotesi d anca sibile al paziente camminare senza stampelle Per questo ora non si esegue pi se non in casi gravissimi e su anziani la denominazione resta per indicare un espianto di protesi d anca a cui non si possa far seguire un reimpianto A partire dall inizio del secolo si cominci a ricorrere alla ricostru zione interpositiva in un primo tentativo si impieg una lamina d oro per ricoprire la testa del femore anchilosato successivamente si usa rono coppe di vetro di bachelite di pirex e infine di Cr Co con l idea di impedire la fusione articolare mentre il processo naturale ricostrut tivo avrebbe rigenerato l articolazione Una s
47. ente 1 vari tipi di dato ho preparato una tabella ad hoc Fig 4 1 alla quale afflancavo un semplice foglio bianco per appunti 4 5 3 Accuratezza e scelta delle normalizzazioni Il Phantom2 ottenuto a partire da un dataset tomografico e quindi un volume 1 cui voxels sono circa di 0 7 mm x 0 7 mm x Imm dove le prime due grandezze indicano la dimensione di un pixel delle sezioni TC la terza lo spessore Si pensato di usare le dimensioni del voxels come obiettivo pre fissato di accuratezza cio un posizionamento considerato buono quando si discosta dalla posizione di riferimento per meno di 0 7 mm relativamente alle traslazioni lungo gli assi x e y meno di un mm per Capitolo 4 Test Hip Op uno 81 en _ r TEST 2 PARTE Task tempo TC sec TEST 1 PARTE TEST 2 PARTE mmen di 11027151 alle strizioni romero di ricorsi alle itni A HOME UTENTE ETL oe ee een pe Bate ine rinite cla ia Bs a rali Set Delta Rotx Delta Roty Delta Rotz TASE A Delta Tx Delta T Delta Tz Delta Rotx Delta Roty Delta Rotz TASE C Delta Tx Delta T y Delta Tz Figura 4 1 Tabella di acquisizione dei dati quanto riguarda l asse z Per le rotazioni si considerato un grado come massimo errore ammesso Capitolo 4 Test Hip Op uno 82 Elaborando 1 dati secondo tale criterio si sono trovati degli errori relativamente alla rotazione attorno all asse z anche superiori ai due gradi Il riscontro
48. esis Reset e Cup Reset e Navigator View Reset e Slices View Reset Q N Figura 3 2 Convenzione TC adattota in Hip Op Capitolo 3 Hip Op 50 HIPOP Asi Es File Window Options Help Figura 3 3 Barra del men e Volume Subtraction e Undo Subtraction Il sottomen Help ancora non stato attivato e comunque servir ad accedere ad una guida in linea del programma 3 5 Menu file Appena si avvia il programma e compare la menu bar la prima ope razione ed anche l unica consentita il caricamento di un dataset dal men File 3 5 1 Open La funzione open permette di caricare tre tipi di oggetto e Femur cio il volume vtk ottenuto dal dataset tomografico e Prosthesis cio 1l file vtk ottenuto dal modello CAD di una protesi d anca e Cup cioe il file vtk ottenuto dal modello CAD di un cotile artificiale 3 5 2 Save La funzione save consente di effettuare tre tipologie di salvataggio Capitolo 3 Hip Op 51 e Surface permette di salvare una superficie creata con interatto re della vista tridimensionale e Volume effettua il salvataggio del volume vtk che infatti pu essere manipolato facendo uso di appositi strumenti quali ad esempio il Volume subtraction e Report salva un file di testo contenente le informazioni relative al posizionamento di una protesi In esso troviamo una copia della matrice di trasformazione associata all oggetto protesi gli angoli di ro
49. est Hip Op uno Grazie per aver accettato di partecipare a questo esperimento Vor remmo che ci alutassi a valutare interfaccia Hip Op che un proget to iniziato circa un anno fa ed un interfaccia per il posizionamento della protesi nel data set tomografico del paziente Questa interfac cia dovra essere utilizzata sia per fini di ricerca che per applicazioni cliniche come la pianificazione preoperatoria Hip Op gira sia su Windows che su Unix ma per l esperimento si utilizzer il sistema operativo Windows Durante la sessione ti verra chiesto di completare alcuni specifici tasks usando Hip Op e anche di provare ad usare liberamente le varie funzioni del programma Mentre starai completando qualche specifi co task potremmo cronometrarti per vedere quanto efficientemente il programma permette di compiere 1 task Per questo ci piacerebbe che portassi a termine ciascun task senza fermarti se vorrai potrai rilas sarti tra un task e l altro Ci piacerebbe inoltre che leggessi ciascun task ad alta voce e ti assicurassi di aver capito tutto bene prima di Iniziare Siccome siamo interessati nel perch l interfaccia facile o diffi cile da usare vorremmo che pensassi ad alta voce Questo significa che vorremmo che parlassi di cosa stai facendo e del perch lo stat fa cendo Dovresti parlare di cosa ti aspettavi che succedesse e che non successo mentre stai compiendo una determinata azione Ricordati Appendice A
50. go l asse della diafisi fig 1 13 Nel caso di steli non cementati si inserisce la componente femorale a pressione fig 1 14 Nel caso di steli cementati si riempie l incavo femorale ugualmen te scavato con il cemento e si inserisce lo stelo protesico rimuoven do il cemento in esubero Per le protesi modulari si scelgono ed inseriscono la testina ed il collo pi adatti regolando con la dimensione e direzione degli ele menti scelti l eventuale dismetria tra gli arti Infine si ripristina l articolazione e si ricompongono 1 tessuti sot tocutanei e cutanei L intervento ha durata di 45 90 minuti Di solito il giorno seguente comincia il trattamento rieducativo a letto all inizio senza muovere l anca operata poi comincia la kinesi terapia e in seguito il carico parziale con deambulazione raggiungen do il carico completo in un tempo dipendente dai casi Capitolo 1 Cenni di fisiopatologia dell anca Figura 1 14 L 20 Capitolo 1 Cenni di fisiopatologia dell anca 21 1 7 Protesi d anca cementate e non cementate Esistono due grandi categorie di protesi d anca quelle cementate e quelle non cementate Fig 1 15 PROTESI CEMENTATA PROTESI NON CEMENTATA Figura 1 15 Protesi d anca cementata e non cementata La scelta tra 1 due tipi di protesi viene effettuata sulla base delle ca ratteristiche del paziente in particolare dello stato di mineralizzazione dell osso e dell et Nei
51. i proiezioni di 360 gradi in un secondo Sono state compiute ricerche approfondite sulle cause sulle carat teristiche e sui metodi per la correzione degli artefatti dell immagine vedi anche 2 e relativi riferimenti In questo contesto verranno de scritti solo gli artefatti pi comuni artefatti dovuti a indurimento del fascio di radiazioni effetti di volume parziale artefatti di movimento artefatti dovuti alla presenza di metalli e artefatti stair step Le sorgenti di raggi X convenzionali per le applicazioni mediche della TC sono tubi ad anodo rotante che hanno spettri policromati ci Questo significa che 1 fotoni emessi da questi tubi non hanno tutti la stessa energia L attenuazione del raggio dovuta all attraversamen to dell oggetto di interesse dipende dall energia dei fotoni incidenti Quando un raggio X attraversa un oggetto la porzione di radiazio ne che presenta l energia pi alta aumenta rispetto al totale della ra diazione a causa del fatto che 1 fotoni a pi bassa energia vengono attenuati maggiormente Se questo effetto di indurimento non linea re della radiazione non viene compensato si presenta un cupping Capitolo 2 La tomografia computerizzata 34 nell immagine in scala di grigi Gli artefatti dovuti all indurimen to della radiazione X diventano importanti quando nel campo di vi sta sono presenti strutture che presentano un alto assorbimento della radiazione stessa Gli artefatti do
52. ia computerizzata 29 Figura 2 2 Funzione di proiezione nella geometria di proiezione a fascio parallelo cessari due byte sono disponibili inoltre nelle console del sistema opzioni di visualizzazione dell immagine che consentono di miglio rare 11 contrasto nell intervallo di valori tipico del tessuto che deve essere analizzato Mezzo CT Number HU Osso 808 Acqua 0 Muscolo Striato 48 Grasso 142 Aria 1000 Tabella 2 1 Numeri di Hounsfield di alcuni tessuti 2 1 3 Geometria del meccanismo di generazione dell immagine La geometria del meccanismo di generazione dell immagine TC di fondamentale importanza nel progetto di una apparecchiatura TC e dell algoritmo di ricostruzione L evoluzione nella geometria ha caratterizzato l evoluzione nei sistemi di scansione TC La prima generazione di apparecchiature di scansione era costi tuita da un complesso sorgente rivelatore in cui il fascio di raggi X Capitolo 2 La tomografia computerizzata 30 ha un apertura molto stretta e investe un solo rivelatore Figura 2 3 a Per un angolo di proiezione dato un profilo di proiezione deri vante da un fascio di raggi paralleli viene ricostruito e il complesso sorgente rivelatore viene spostato lungo un segmento di linea retta L angolo di proiezione pu essere controllato mediante la rotazione del complesso Anche la seconda generazione funziona con movimenti di trasla zione e rotazione ma caratterizzata dall avere
53. impianto sfrut tando le varie modalit di visualizzazione di Hip Op che venivano aggiunte nel corso della prova Precisamente 1 medici hanno dovuto effettuare un posizionamento basandosi sulle sole finestre Navigator e Slices poi sono state mo strate loro le mappe delle distanze e delle densit e s1 chiesto loro di apportare eventuali correzioni di seguito stata mostrata prima la 3D view e poi la Arbitrary Slice con un piano di taglio lungo l asse della protesi dando la possibilit di effettuare modifiche Prima di aprire una nuova finestra veniva salvata la posizione corrente in modo da avere un record dei cambiamenti legati alle informazioni aggiunte Alla fine della sessione si sono avuti 1 dati relativi a nove prove per ogni utente A differenza degli altri test di accuratezza questo ha previsto anche la pianificazione del cotile Durante il test sono state annotate sia le strategie adottate sia 1 commenti dell utente e gli eventuali problemi scaturiti nel corso delle prove 6 2 Risultati Per elaborare 1 dati raccolti sono state effettuate delle ANOVA secon do diversi criteri Per l analisi si considerato un intervallo di signifi cativit del 5 Relativamente alla scelta dell impianto per la taglia dello stelo e del cotile non sono risultati significativi n 11 chirurgo Capitolo 6 Test ripetibilita chirurghi 108 n la sessione di prova per la lunghezza del collo della protesi so no risulta
54. ine a sua volta pu essere studiata relativamente a tre diverse caratteristi che risoluzione in condizioni di alto contrasto risoluzione spaziale che consente di distinguere oggetti adiacenti ad alto contrasto risolu zione in condizioni di basso contrasto risoluzione di contrasto che invece permette di differenziare un oggetto dallo sfondo se questo si presenta simile all oggetto stesso nella scala dei grigi e risoluzione temporale ossia la capacit di discriminare strutture tempo varianti Generalmente la risoluzione ad alto contrasto in un piano di scan sione pu essere facilmente visualizzata utilizzando 11 cosiddetto multi bar phantom che un fantoccio costituito da una serie di barre di lar ghezza uniforme ed equispaziate fra di loro ad alto contrasto Quando la larghezza delle barre e la distanza fra di loro diventano pi piccole il contrasto dell immagine ricostruita delle barre diminuisce La risoluzione nel piano descritta dalla funzione di trasferimento della modulazione FTM che il rapporto fra il contrasto dell im magine e il contrasto dell oggetto inteso come una funzione della frequenza della disposizione nello spazio delle barre D altra par te la risoluzione ad alto contrasto attraverso un piano di scansione descritta in termini di profilo di sensibilit della fetta che pu esse re calcolato come la derivata di una risposta al gradino in un piano ortogonale al piano di scansione La
55. interattori in esse implementati 3 6 1 Navigator Window Insieme alla finestra Slices costituisce la schermata principale di Hip Op ed una finestra interattiva di default larga circa meta dello scher mo ed alta quanto esso La sua descrizione puo essere suddivisa in due una parte riguar dante le operazioni che possono essere svolte sul dataset ed una ri guardante le ulteriori funzionalit messe a disposizione dopo il cari camento di una superficie vtk La finestra divisa in tre riquadri o frame costituenti tre diverse proiezioni del dataset una antero posteriore una medio laterale ed una sul piano coronale quando uno dei riquadri attivo cio si usato 11 mouse al suo interno compare intorno ad esso una cornice di color azzurro Fig 3 4 Nella parte in alto viene visualizzato il nome del volume vtk che costituisce 11 dataset e un indicatore che specifica se il volume de stro o sinistro Il pulsante HIPOP serve a richiamare la men bar un bottoncino circolare pu essere rosso o verde a seconda che la cpu stia lavorando cio 11 programma stia ancora svolgendo l ultima operazione oppure sia pronto ad eseguire nuove Istruzioni Capitolo 3 Hip Op 53 Subito sotto si apre la proiezione sul piano coronale che piu preci samente visualizza sovrapposte due sezioni TC selezionabili tramite due cursori presenti sul lato destro Inoltre tramite uno scale di blending si puo scegliere in che per centuale l
56. iorno sarebbe ancora lontano Grazie alle mie nonne ed alla mia prozia per aver sempre seguito con appren sione il susseguirsi dei miei esami 1V Infine un caldo abbraccio a mia madre mio padre e mio fratello per aver reso possibile tutto questo per essermi stati vicino in ogni momento e per essere stati sempre e comunque fieri di me Indice Introduzione 1 Cenni di fisiopatologia dell anca 1 1 Terminologia medica impiegata 04 JEMO ee op Sinise Stee io 2 e eee Sha See S wu Sta L3 La protest d anca e 2 u c 44 4 k ae a aw yaw Ke E s CENMStOliClh lt x Lega toe PADRE 1 5 Malattie dell articolazione LL 1 6 L intervento di artroprotesi d anca 1 7 Protesi d anca cementate e non cementate 1 8 Cause di fallimento 2 2 x s s pay b u q SOS 4 RUS 9 RUN da La tomografia computerizzata 2 1 Tomografia Computerizzata 2 1 1 Componenti del sistema 2 1 2 Principi di TC e ricostruzione dell immagine 2 1 3 Geometria del meccanismo di generazione dell immagine 2 1 4 Qualit dell immagine 2 2 scansione assiale amp aspir le sorina a ORS OHSS BSS A 2 5 DICOM amp spp hae RR Zi Protocolo ETM 28 y rs yup Gh endo pared w b Gd ee 2 2 JBiblio21Ana nl oe eh Q A RA Hip Op 3 1 Informazioni generali
57. istemi virtuali basato su un questionario diviso in dieci parti ognuna legata ad un aspetto diverso dell usabilit dell interfaccia Capitolo 5 Test accuratezza multimodale 94 Per evitare risposte troppo accondiscendenti meta delle domande sono state poste in termini di affermazioni favorevoli e meta in termi ni di affermazioni sfavorevoli avvertendo operatore della presenza dell uno e dell altro tipo E soprattutto servito in fase di intervista come riferimento per formulare domande specifiche La figura 5 5 mostra le varie modalit di visualizzazione usate nel test di accuratezza multimodale Capitolo 5 Test accuratezza multimodale 95 Arbitrary Slice Rotations 46 0 M Arbitrary Measure I Full Res Adjust CutFemur Unda Close Figura 5 3 Phantom2 modalit arbitrary measure Capitolo 5 Test accuratezza multimodale 3D View Figura 5 4 Phantom2 modalita 3D view 96 Capitolo 5 Test accuratezza multimodale 97 Navigator eL 91 ons CupSections M Interpolated M ColorMasking 2275 Close 3DView Figura 5 5 Test accuratezza multimodale 5 2 2 Risultati Per quanto riguarda l accuratezza 1 risultati ottenuti sono stati eccel lenti L errore massimo rilevato in assoluto stato di poco superiore al mezzo pixel l errore medio pi alto risultato inferiore a 0
58. ivi Nella scelta del task bisogna cercare obiettivi che non siano troppo complessi Nella memoria a breve termine solo poche informazioni 5 8 possono essere memorizzate simulta neamente con un tempo di decadimento di circa 15 secondi e che possono essere facilmente disturbate da altre attivit cogni tive 4 Perci un interfaccia dev essere progettata in modo da minimizzare 11 carico della memoria a breve termine per evitare stress e performance scadenti Bisogna allora fornire all utente tutte le informazioni necessarie ad uno specifico task frequen temente gli utenti trovano frustrante il dover ricordarsi pezzi di informazioni passando da un task all altro 2 Questionnaire pu essere relativo a varie funzioni dell inter faccia e pu essere usato per valutare la soddisfazione dell u tente associati ad esso sono gli strumenti soggettivi La sod disfazione dell utente pu influire sulla performance nel lungo periodo Oltre a tali strumenti per la raccolta di dati qualitativi 11 valutatore cio colui che gestisce la sessione di prova pu usare e Protocollo verbale durante la sessione e Protocollo verbale successivo alla sessione e Report di eventi critici e Interviste strutturate Altre tecniche di raccolta dei dati a 001 si pu ricorrere sono gli appunti real time la videoregistrazione delle prove o l audioregistra zione o ausilio di strumenti interni all interfaccia Gli operatori di una pa
59. l anca 17 Negli ultimi vent anni sono state sviluppate protesi svariate spes so progettate per risolvere un particolare limite caratteristico di altre protesi e limitate da qualche altro punto di vista te Figura 1 7 Prima generazio ne di protesi in titanio Figura 1 9 Protesi di Mckee Farrar Figura 1 8 Protesi di Charn ley Figura 1 10 Protesi T28 della Zimmer Capitolo 1 Cenni di fisiopatologia dell anca 18 1 5 Malattie dell articolazione Il deterioramento della cartilagine della testa del femore e o dell ace tabolo pu essere classificato secondo 1l seguente schema e Artrosi primitiva insorta senza causa apparente e Artrosi secondaria causata da pregressa frattura o lussazione dell anca displasia congenita dell anca esiti di osteocondrite epifisearia e Artrite infiammatoria settica o tubercolare e Artrite reumatica distinguibile in artrite reumatoide spondiloar trite Anchilopoietica lupus eritematoso e Necrosi della testa del femore per idiopatia cio senza causa apparente esito di frattura lussazione dell anca trattamento radioterapico eseguito per neoplasie di organi limitrofi assunzione di farmaci quali 1l cortisone epatopatia alcoolica malattia dei cassoni sommozzatori Quando le superfici articolari diventano irregolari compare la sin tomatologia clinica che nell anca si manifes
60. li perpendicolari tra loro N e piano sagittale il piano di maggiore simmetria del corpo umano verticale e con andamento antero posteriore e piano coronale il piano orizzontale perpendicolare al sagittale e passante per il baricentro del corpo e piano trasversale o frontale il piano verticale passante per il baricentro del corpo Con riferimento alla posizione anatomica si usano dei termini par ticolari per collocare una parte del corpo umano rispetto ad un altra e superiore inferiore se una parte pi in alto in basso dell altra Capitolo 1 Cenni di fisiopatologia dell anca 5 e anteriore posteriore se una parte davanti dietro all altra e prossimale distale se una parte piu vicina lontana dell altra al baricentro del corpo e mediale laterale se una parte piu vicina lontana dell altra ri spetto al piano sagittale eee sagittale Posteriore Anteriore Fiano frontale o trasversale coronale Figura 1 1 Piani di riferimento Con questi riferimenti si definiscono poi 1 movimenti che saranno di particolare interesse fig 1 2 Capitolo 1 Cenni di fisiopatologia dell anca 6 e flessione la rotazione in un piano parallelo al piano sagitta le che tende a chiudere l articolazione 1l movimento opposto l estensione e abduzione la rotazione in un piano parallelo al piano coronale che tende ad allontanare l arto dal piano sagittale 11 movimento
61. linea corrispondenti a quelle proiezioni vengono persi Gli artefatti stair step sono ben conosciuti nella TC convenzionale e Si presentano con caratteristiche diverse nella TC a spirale 2 Sono associati a superfici inclinate e a intervalli di ricostruzione ampi Nella TC a spirale sono dovuti non solo all ampiezza dell inter Capitolo 2 La tomografia computerizzata 35 vallo di ricostruzione ma anche all interpolazione asimmetrica che viene implementata in questo tipo di macchina Anche se l interval lo di ricostruzione sufficientemente piccolo gli artefatti stair step compaiono a causa della variazione lungo l asse longitudinale della sezione trasversale dell oggetto In questo caso l altezza dello stair step dipende dalla configu razione di asimmetria nell immagine trasversale che determinata principalmente dal metodo di interpolazione e dalle strutture presenti nel campo di vista Per artefatti stair step minimi sia la collimazione del rivelatore sia l incremento della posizione del tavolo su cui ste so il paziente dovrebbero essere minimizzati e dovrebbero risultare pi piccoli della dimensione longitudinale delle caratteristiche che si devono ricostruire dell oggetto di interesse 2 2 Scansione assiale e a spirale I recenti sviluppi nella tecnica di TC hanno introdotto la tomografia computerizzata a spirale elica 5 nella pratica clinica 1989 La TC a spirale stata inizialmente introdotta
62. lit chirurghi gradi D Accuratezza del sistema MRipetibilit chirurghi Rot x Rot y Rot z Figura 6 1 Accuratezza del sistema vs Ripetibilita dei chirurghi Capitolo 6 Test ripetibilita chirurghi 112 Qchirurgo1 Wchirurgo2 Ochirurgo3 millimetri Figura 6 2 Scarso consenso tra chirurghi per una delle rotazioni Capitolo 7 Test di confronto con altri strumenti di pianificazione A conclusione del lavoro di validazione si voluto confrontare l ac curatezza dell interfaccia Hip Op con quella di altri strumenti di pia nificazione attualmente in circolazione Hip Op l unico programma del suo genere a basarsi su una scelta di visualizzazione multi modale Si sono implementate due interfacce che simulano 1 software in uso presso altri laboratori e usano una sola modalit di visualizzazione In particolare sono stati realizzati un navigatore tridimensionale ed un navigatore che usa tre sezioni tomografiche ortogonali e se ne testata la l accuratezza 7 1 3D Navigator Questo strumento permette di posizionare 11 modello tridimensionale di una protesi all interno della ricostruzione di un femore effettuata con un marching cube Pu essere usato anche in applicazioni diverse dato che permette di aprire un qualsiasi numero di superfici Nel caso specifico si aperto il volume vtk del Phantom2 con la sagoma della posizione di riferimento ben visibile Fig 7 1 Capitolo 7 Test di confronto con a
63. lity evaluation methods sono usati per valutare l interazione fra l uomo ed il com puter con lo scopo di identificare gli aspetti di tale interazione che possono essere misurati per incrementare l usabilit 3 L usabilita di un computer misurata da quanto facilmente e quan to efficacemente un computer pu essere usato da un insieme di utenti al quali dato un particolare supporto per portare a termine un fissato insieme di compiti in un definito insieme di ambienti Shakel 1981 Definendo una serie di esperimenti si possono misurare diversi attributi di usabilit L attivit di validazione si pu dividere in e Formative evaluation che si fa prima e durante l intero sviluppo del progetto e Summative evaluation che si fa dopo avere completato l inter faccia ed raramente usata per test di usabilit Diversi tipi di dato sono generati durante la formative evaluation e Oggettivi misurati direttamente e Soggettivi opinioni sull usabilit e Quantitativi dati numerici risultati numerici di questionari e Qualitativi liste di problemi riscontrati I dati quantitativi permettono di capire che qualcosa sbagliato quelli qualitativi dicono che cosa sbagliato Gli strumenti di misura usati nella validazione sono due Capitolo 4 Test Hip Op uno 78 1 Benchmark task un obiettivo rappresentativo che I utente do vra raggiungere tipicamente ad esso sono associati gli strumen ti oggett
64. lta voce di quello che facevano sia dalle interviste sulle loro opinioni effettuate alla fine di ogni prova sia dai reports dei bugs rilevati nel corso della sessione I commenti sono stati molti e alcuni hanno aiutato a definire alcune delle specifiche per le nuove release dell interfaccia Ad esempio l idea di avere un highlight delle finestre attive o di fissare l origine delle rotazioni anche dalla finestra Slices 4 5 5 Conclusioni La sessione che in realt ha valutato anche la stessa procedura di validazione risultata a mio avviso utile Infatti oltre a mostrare come l interfaccia permetta gi cos co m di ottenere una buona accuratezza anche ad utenti non esperti ha permesso di capire su cosa bisogna indagare al fine di risolvere 1 problemi di riscontro visivo durante 1 posizionamenti Inoltre l uso dell interfaccia per il test ha evidenziato diversi bugs che forse non sarebbero emersi cos facilmente I risultati del test hanno anche aiutato a capire come preparare 1 successivi protocolli di validazione ponendo l attenzione su quegli aspetti che s1 sono dimostrati pi significativi Ad esempio nelle prove future si pensato di chiedere agli utenti di utilizzare le mappe o la 3D view per migliorare il proprio posizio namento superando cos 1 limiti di accuratezza dovuti a problemi di riscontro visivo non adeguato Capitolo 4 Test Hip Op uno pixels pixels Delta Rot x_nm Delta Rot
65. ltri strumenti di pianificazione 114 Gli oggetti possono essere mossi solamente con I ausilio del mou se il cui pulsante sinistro effettua le rotazioni mentre 1l centrale trasla Le posizioni degli oggetti rispetto al sistema di riferimento assolu to possono essere salvate in un file di testo e pu essere salvato anche un report analogo a quello usato in Hip Op 3D Navigator File Edit View Options A Stereo Show Object Hide Object Density Map 1300 Contour Value UnDo Load Position Sensibility ar Vertices 3359 Triangles 6714 Figura 7 1 3D Navigator 7 2 CT Navigator Questo strumento permette di posizionare 11 modello tridimensiona le di una protesi all interno di un ambiente costituito da tre sezioni tomografiche ortogonali tra loro Capitolo 7 Test di confronto con altri strumenti di pianificazione 115 Una volta aperto un volume vtk puo essere variata la posizione del piano di taglio delle sezioni ma non angolazione dei piani Nello specifico stato caricato il dataset Phantom2 nel quale era ben visibile lombra scura relativa alla posizione di riferimento Fig Ta Si pu caricare una superficie vtk e l interazione con tale oggetto la stessa dell ambiente Hip Op Oltre alle tre viste descritte 11 programma fornisce una proiezione antero posteriore con la quale non si pu interagire e che costituisce solo un riferimento visivo Navigator MIm E
66. me tomografico definendo una sezione che viene visualizzata nella parte sinistra della finestra e anch essa viene aggiornata real time Eventuali protesi e cotili verranno anch essi visualizzati nel caso vengano ad intersecarsi col piano arbitrario Nell interazione con l immagine 11 pulsante centrale del mouse esegue le traslazioni 1 destro lo zoom Il check button Arbitrary Measures seleziona la modalit che per mette di calcolare delle misure sull immagine visualizzata Nel momento in cui si sceglie tale opzione 11 programma cerca di Capitolo 3 Hip Op 66 Distance 0 YectorMap 1500 THO 2 Range Close Map save Map Stereo Region Area Percent min va 9569 73 78 45 1 2 i 1649 21 13 52 0 2 1139 39 9 34 1 0 gt Figura 3 9 Mappa delle distanze Capitolo 3 Hip Op 67 posizionare il piano in modo da ottenere una sezione verticale del fe more basandosi su dei riferimenti opportunamente implementati nel codice Fig 3 10 Per effettuare le misurazioni bisogna tracciare un segmento con 1l pulsante sinistro del mouse quindi facendo il grab del contorno col pulsante centrale si sposta un segmento della stessa dimensione del primo parallelamente ad esso e l interfaccia visualizza in verde la distanza in millimetri tra 1 due segmenti Il check button Full Res aumenta la risoluzione della sezione arbitraria permettendo di effettuare una misura pi accurata Il f
67. mpo e vedere quanto accuratamente l utente sarebbe stato in grado di eseguire la prova Al fine di decidere se adottare per le successive prove una soluzio ne task based o time based si preparato un apposito test Si implementata la funzione di Export prostesis history vedi Capitolo 5 Test accuratezza multimodale 90 cap 3 che fino ad allora non esisteva in modo da poter ottenere un record dell evoluzione del posizionamento Sono stati reclutati tre utenti ai quali stato chiesto di posizionare una protesi sul Phantom2 Uno degli utenti era quello che nella prima sessione di validazione aveva ottenuto 1 risultati peggiori a causa del fatto che non aveva indo vinato 11 giusto riferimento sul quale controllare la traslazione lungo l asse z Prima di iniziare le nuove prove gli stata suggerita la strategia pi adatta Il file salvato con la nuova funzione di Hip Op stato importa to in Excel ed stato elaborato in modo da conoscere l andamento dell accuratezza in funzione del tempo Osservando 1 dati e graficandoli si verificato che l accuratezza migliorava nel corso della prova e raggiungeva il suo minimo solo alla fine della prova Fig 5 1 Le curve accuratezza tempo hanno avuto un andamento oscillato rio iniziale per poi tendere asintoticamente al valore finale SI concluso allora che nessuna delle soluzioni pensate aveva sen so e non si sarebbe dovuto porre alcun limite n all accuratezza
68. n verde e la cul origine pu essere spostata semplicemente attivando una delle tre immagini posizionan do il cursore nel punto desiderato e quindi premendo la lettera o da tastiera Oltre alla protesi si pu caricare un cotile artificiale anche al l apertura di tale oggetto compaiono dei nuovi interattori analoghi a quelli legati alla protesi ma di colore rosso anzich ciano Siccome il cotile non altro che una semisfera cava manca lo slider per le rotazioni attorno all asse z Fig 3 5 3 6 2 Slices Window Insieme alla finestra Navigator costituisce la schermata principale di Hip Op ed una finestra interattiva di default larga circa meta dello schermo ed alta quanto esso E suddivisa in sei riquadri di colore diverso in ognuno dei qua li 6 visualizzata una sezione TC che corrisponde ad una delle 11066 orizzontali della finestra Navigator a seconda del colore Precisamente il primo riquadro in alto a destra contiene una sezio ne TC presa in corrispondenza della linea orizzontale posta pi in alto ed dello stesso colore di tale linea Le set fette sono ordinate da sinistra a destra e dall alto in bas Capitolo 3 Hip Op 57 Navigator Fils x Volume tuccl_pre_r Frosthesis Right Size 11 HIPOP Right amp Measure I Windowing N Cup F Prosthesis Blend Factor Prosthesis Cup Differences Save Position Save Position Load Position Load Position Step Pos 1 0 Figura 3 5 Navigator Window
69. ne utilizzato un passo di un grado Esistono due algoritmi principali di ricostruzione di immagini TC sovrapposizione lineare filtrata filtered back projections e ricostru zione iterativa iterative reconstruction La sovrapposizione lineare filtrata il pi diffuso per la sua accuratezza e per la semplicit nel l implementazione La ricostruzione iterativa presenta invece un alto potenziale di sviluppo perch fornisce un metodo robusto per gestire dati di proiezione incompleti o rumorosi introdotti ad esempio da oggetti metallici 2 3 Gli aspetti prettamente matematici dei metodi di ricostruzione dell immagine vanno al di l dello scopo di questo lavoro tutti 1 dettagli comunque possono essere reperiti in 2 4 e relativi riferimenti La distribuzione ricostruita del coefficiente di attenuazione usual mente data in termini di valori relativi prendendo come valore di riferimento quello dell acqua espressa in unit di Hounsfield HU CTNumber HU 100020 HHO dove u il coefficiente di attenuazione di un pixel arbitrario dell im magine e umo l attenuazione lineare dell acqua Perci il numero TC per l acqua 0 e quelli per l osso denso e l aria sono rispettiva mente 1000 e 1000 Tutti gli altri tessuti umani hanno valori inter medi del numero di Hounsfield come mostrato in Tabella 2 1 Per rappresentare interamente l intervallo di variazione sono quindi ne Capitolo 2 La tomograf
70. nostico usualmente utilizzato come sorgente delle radiazioni di un apparecchiatura TC per uso medico Il tubo viene fatto funzionare ad alta frequenza con anodo a disco rotante e un piccolo punto focale di 0 6 mm di diametro Il disco generalmente costituito di una lega di renio tungsteno e molibdeno RTM e pu essere messo in rotazione a velocit che raggiungono le 10 000 rotazioni al minuto La radiazione emessa da questi tubi a raggi X policromatica e viene opportunamente filtrata per ottenere uno spettro pi concentrato I collimatori primario e secondario posizionati rispetto al cam mino del fascio di raggi X prima e dopo il paziente restringono 1l fascio del raggio X filtrato al distretto anatomico di interesse Gli ap Capitolo 2 La tomografia computerizzata 26 parecchi di scansione correntemente disponibili nella pratica clinica consentono di definire una collimazione del rivelatore variabile da 1 a 10 millimetri I rivelatori convertono 1 segnali attenuati del raggio X in segnali elettrici Esistono due tipi di rivelatori rivelatori a scintillazione e rivelatori allo xeno Nel rivelatore a scintillazione 1 cristalli di scintillazione producono un segnale luminoso se vengono esposti a radiazioni 10 nizzanti La luce viene quindi trasformata in un segnale elettrico da un fotomoltiplicatore o da fotodiodi al silicio Nel rivelatore allo xeno una camera di ionizzazione riempita di gas xeno viene utilizzata per mi
71. ns American Journal of Radiology vol 164 pp 1281 1284 1995 10 A Polacin W A Kalender and G Marchal Evaluation of sec tion sensitivity profiles and image noise in spiral CT Radiolo gy vol 185 pp 29 35 1992 11 W A Kalender A Polacin and C Suss A comparison of con ventional and spiral CT an experimental study on the detection of spherical lesions Journal of Computer Assisted Tomogra phy vol 18 pp 167 176 1994 12 J P L Heiken J A Brink and M W Vannier Spiral helical CT Radiology vol 189 pp 647 656 1993 13 C Zannoni D Testi M Viceconti Accurate reconstruction of bone segments spiral vs conventional CT Journal of Computer Assisted Tomography Capitolo 3 Hip Op 3 1 Informazioni generali Hip Op l acronimo sta per Hip Operation un progetto del Bio Computing Competence Centre B3C centro di competenza che ha sede presso il centro interuniversitario di calcolo CINECA Casalec chio di Reno Bo e vede la collaborazione del laboratorio di tecnologia medica degli Istituti Ortopedici Rizzoli 1 O R di Bo logna e del Dipartimento di Elettronica Informatica e Sistemistica dell Universit di Bologna Il progetto che prevede applicazioni cliniche e di ricerca incen trato sul software HipOp un interfaccia multimodale che permette di interagire con dataset tomografici implementando varie modalit di visualizzazione
72. o Per quanto riguarda 1 dati quantitativi Tab 4 2 l errore medio degli utenti stato di circa mezzo voxel con 1 valori pi elevati ri scontrati nelle rotazioni attorno all asse y e nelle traslazioni lungo l asse z L errore relativo alla quota dello stelo stato particolarmente ele vato per uno degli utenti che non aveva intuito quale fosse il riferi mento idoneo a controllare tale variabile In riferimento ai questionari 1 punteggi che si erano prefissati co me soddisfacenti erano 1 e 2 ma si potrebbe aggiungere anche lo zero visto che gli operatori hanno assegnato tale punteggio quando la funzione descritta gli era stata indifferente cio non ci avevano fatto caso Nel complesso 1 risultati dei questionari non credo s1 debbano Capitolo 4 Test Hip Op uno 84 Durata media taskA 1400 1200 1000 800 Tempo sec 600 400 Durata media taskC 700 680 660 Tempo sec O N 600 580 560 GUTENTE 1 UTENTE 2 OUTENTE 3 Figura 4 2 Test Hip Op uno durata media dei taskA e taskC Capitolo 4 Test Hip Op uno 85 tenere in considerazione dato che la versione di Hip Op usata per le prove era poco stabile e 1 frequenti bugs hanno di sicuro influenzato le opinioni I dati qualitativi sono stati raccolti sia dai commenti degli utenti durante la prova infatti gli utenti hanno parlato ad a
73. o 6 Test ripetibilita chirurghi 110 variabile paziente media Std Dev Std Error Min 96 03 97 36 37 8 40 939 41 81 75 5 77 4 93 45 94 6 92 815 94 9 410 447 414 96 376 688 382 4 3939 3399 357 6 4 414 8 41 3 204 5 13 5 222 6 17 36 75 34 57 32 483 30 65 32 494 31 23 33 873 60 8 144 679 148 48 147 175 148 04 A B C A B C A B C A B C A B C A B C Tab 6 2 Ripetibilita inter chirurgo Oltre ai dati quantitativi la sessione ha permesso dl raccogliere una gran quantita di dati qualitativi soprattutto In forma di commenti sull usabilit dell interfaccia e di richieste di nuove funzionalit Da questo punto di vista il test di ripetibilita det chirurghi stato molto utile in quanto gli utenti erano proprio coloro ai quali l inter faccia destinata Alle fine delle prove si cosi avuta una lista di specifiche che saranno implementate nelle successive release di Hip Op Osservare 1 chirurghi alle prese con l interfaccia ha senz altro per messo di capire il modo di porsi del personale medico verso 1 nuovi programmi che si interfacciano con il loro mondo Molte cose che sembravano ovvie ad un utente appartenente al l ambiente ingegneristico sono risultate scomode o inutili ad un uten te clinico Tutto questo permetter di impostare nel modo migliore 1 futuri sviluppi del progetto Hip Op Capitolo 6 Test ripetibilita chirurghi 111 millimetri T Accuratezza del sistema I Ripetibi
74. o ai corrispondenti punti del dataset TC aven ti numero di Hounsfield maggiore di un valore indicato in basso a sinistra nella finestra Di default tale valore fissato a 1500 che ge neralmente corrisponde alla soglia di densit dalla quale inizia l osso corticale comunque si pu digitare un numero qualsiasi nell apposita entry TH D In una seconda entry chiamata Range possibile inserire un nu mero di default uguale a due millimetri sul quale si baser la divi sione degli intervalli cromatici Precisamente la scala dei colori divisa in intervalli di un milli metro compresi tra meno Range e pi Range assegnando un rosso scuro all intervallo pi negativo e cambiando gradatamente tonalit fino all azzurro dell intervallo pi positivo Se un pixel ha lo stesso colore di un intervallo positivo vuol dire che tra esso e il corrispondente punto del dataset TC avente densi t superiore alla soglia fissata nella entry c un gap in millimetri compreso tra 1 due valori che delimitano l intervallo Simmetricamente se una zona dello stelo colorata come uno de gli intervalli negativi vuol dire che la protesi compenetra in tale re gione un tipo di osso avente densit superiore al limite fissato di una quantit compresa tra 1 due estremi Fig 3 9 I tre pulsanti del mouse permettono di interagire con l immagine analogamente a quanto descritto nel paragrafo dedicato alla mappa delle densit Un che
75. oluzione interpositiva molto usata impiegava tessuti molli e in particolare per l anca del Capitolo 1 Cenni di fisiopatologia dell anca 15 tensore fascia lata L inizio della vera e propria chirurgia protesica viene datata al 1890 con la presentazione di una protesi articolare realizzata in avo rio e stabilizzata con un cemento a base di pomice poi il suo sviluppo fu rallentato dalla scarsa conoscenza dei materiali che impediva di determinare quelli che potevano unire un accettabile durata al fatto di essere tollerati e quindi non dannosi per l organismo Nel 1938 fu sviluppata una protesi totale di anca in acciaio inossi dabile con stelo fissato all osso da viti ed un articolazione metallo su metallo A due anni dopo risale la prima endoprotesi self locking studiata cio in vista di una crescita del tessuto osseo in maniera stabilizzante attraverso delle finestrature passanti antero posteriori Numerose versioni di endoprotesi ebbero risultati modesti si ot teneva spesso di alleviare il dolore ed aumentare la funzionalit arti colare per era necessario per molto tempo l uso delle stampelle ed erano comuni rotture migrazioni o affondamenti dei componenti pro tesici L unico vantaggio rispetto alla protesi totale che l intervento lasciando praticamente intatta la parte acetabolare meno cruento e provoca meno perdite ematiche cosa importante in pazienti anziani ed a rischio Dal 1950 si ricorse semp
76. on ambigui e di valutare l accuratezza del sistema rimanendo nell ambito di utilizzo del programma A tal fine stato realizzato il dataset Phantom2 che risponde a tutti 1 requisiti illustrati Si ottenuto aprendo il dataset pre operatorio di un paziente caricando 11 modello di protesi nella stessa posizione scelta dal chirurgo nella pianificazione dell intervento ed eseguendo l operazione volume subtraction A questo punto il dataset di partenza presentava una sagoma nera dai contorni perfettamente definiti nella posizione precedentemente occupata dalla protesi SI salvato il volume vtk chiamato Phantom2 per distinguerlo dal fantoccio usato nelle prove preliminari A tutti 1 voxel contenuti nella superficie della protesi stata asse gnata densit nulla corrispondente ad un riempimento di colore nero ed in questo modo risultavano visibili anche le sezioni della sagoma scura nelle fette TC che la intersecavano Poich si partiti da una posizione pianificata risultava perfetta mente nota l orientazione nel sistema globale di uno stelo che fosse sovrapposto all ombra nera Partendo da questo presupposto diventava possibile misurare quan to accuratamente un operatore riuscisse a posizionare lo stelo sulla corrispondente sagoma Capitolo 4 Test Hip Op uno 76 4 4 Usabilita Oltre a valutare l accuratezza del sistema nel mio lavoro di tesi ho testato l usabilit dell interfaccia utente di Hip Op Una
77. ono divisibili in due categorie modelli CAD di componenti protesi che convertite in file stl e quindi tramite il programma vtk Decima tor in file vtk e superfici ottenute tramite marching cube e salvate in formato vik 3 3 Aspetto dell interfaccia L interfaccia si presenta full screen organizzata in due finestre prin cipali la finestra Navigator e la finestra Slices ognuna delle quali occupa mezzo schermo Fig 3 1 Capitolo 3 Hip Op 47 La finestra Navigator divisa in tre aree ciascuna delle quali mostra il volume vtk da una diversa prospettiva Precisamente nella parte alta della finestra si vedono sovrapposte secondo una percentuale selezionabile dall utente due fette TC nel la parte bassa sono visualizzate una proiezione sul piano x z ed una proiezione sul piano y z del dataset che nel caso del femore risulta no essere l equivalente di una radiografia antero posteriore e di una medio laterale Tali rappresentazioni perdono in risoluzione rispetto alle radio grafie una linea per mm contro 20 linee per mm ma al contrario delle radiografie non presentano problemi quali distorsioni ed ingran dimenti La finestra Slices visualizza sei sezioni TC quindi sel proiezioni sul piano x y a quote diverse e selezionabili dall operatore Prima di addentrarsi in una descrizione dettagliata del funziona mento del programma indispensabile illustrare le convenzioni adot tate per la visualizzazione dei dati L as
78. ono indicate disposte su cinque colonne le informazioni relative al tre intervalli di densit e Region indica il nome della regione relativa ad un intervallo e Area indica la dimensione dell area relativa ad una regione espres sa in mm e Percent indica la percentuale della mappa compresa in un inter vallo e Min indica l estremo sinistro dell intervallo e Max indica l estremo destro dell intervallo Il pulsante Close Map chiude la finestra mentre Save Map permette di salvare la mappa in formato vtk Capitolo 3 Hip Op 62 Density TEE p 918 1150 Thrsholded I TL Stereo 1347 1300 1443 Density 1764 TH 1600 1976 2187 2399 2610 Close Map Figura 3 7 Mappa delle densita Capitolo 3 Hip Op z Thrsholded T 1300 THY 1600 Close Map Save Map Stereo Rae A l Region Area Percent min Max Upper 1852 23 14 28 1600 2610 Middle 3489 71 26 91 1300 1600 Lower 7625 54 58 81 918 1300 Figura 3 8 Mappa delle densita modalita thresholded Capitolo 3 Hip Op 64 Mappa delle distanze Selezionando questa mappa si apre una nuova finestra che visualiz za informazioni relative alla distanza dei punti della superficie della protesi dall osso corticale Tre quarti della finestra occupato dal modello dello stelo pro tesico 1 001 pixels sono colorati in maniera diversa a seconda della loro posizione rispett
79. opposto l adduzione e extra rotazione 0 rotazione laterale la rotazione attorno ad un asse verticale che tende a portare lateralmente la parte anteriore dell arto 11 movimento opposto l intra rotazione o rotazione mediale Capitolo 1 Cenni di fisiopatologia dell anca Extrarotazione i Intrarotazione Figura 1 2 Classificazione dei movimenti Capitolo 1 Cenni di fisiopatologia dell anca 8 1 2 Il femore Il femore costituito come le altre ossa umane di due elementi prin cipali l osso compatto o corticale e l osso spugnoso o spongiosa fig 1 3 La corticale una struttura ossea solida compatta di notevoli ca ratteristiche meccaniche e relativamente scarsa porosit forma 11 gu scio esterno di quasi tutte le ossa dello scheletro e la diafisi delle ossa lunghe La spongiosa invece ha un livello notevole di porosit fatto mi croscopicamente da una tessitura spaziale di sottili filamenti calcifi cati detti trabecole forma l interno di molte ossa e l estremit delle ossa lunghe Il femore fig 1 4 l osso pi grosso e pi lungo del corpo umano circa 40 50 cm la diafisi ne costituisce il corpo e le epifisi sono le estremit irregolari che fanno parte rispettivamente dell articolazione dell anca e del ginocchio L epifisi prossimale si compone di due parti che prendono 11 nome di collo e testa di forma circa sferica con un diametro di circa 45 mm e di due pro
80. pi rivelatori e un fascio di radiazioni a ventaglio la cui apertura cio va da 3 a 20 gradi Figura 2 3 b La terza generazione utilizza molti pi rivelatori e ha un angolo di apertura del fascio pi ampio in modo che 1 raggi X provenienti dalla sorgente coprano l intera sezione trasversale che deve essere ricostrui ta Figura 2 3 c Per questo motivo non pi necessario spostare il complesso sorgente rivelatore In altre parole 11 complesso lavora solo con movimenti di rotazione Nella quarta generazione di apparecchiature infine 1 rivelatori so no distribuiti lungo una circonferenza e solo la sorgente di raggi X posta in rotazione Figura 2 3 d Attualmente lo standard per le applicazioni mediche costituito dalle apparecchiature a spirale elica con fascio a ventaglio La TC a spirale implementata mediante una traslazione del paziente una ro tazione contemporanea del gantry e l acquisizione dei dati Figura 2 3 e 2 Un componente fondamentale della TC a spirale l anello strisciante in questo tipo di apparecchiatura infatti una spazzola stri scia lungo un anello mentre la sorgente di radiazione X ruota in modo da garantire che l energia elettrica sia continuamente fornita Il tem po massimo di scansione con l utilizzo di quest anello determinato dalle limitazioni termiche del tubo a raggi X Tradizionalmente la ricostruzione volumetrica dell immagine vie ne ottenuta attraver
81. rafie preoperatorie del paziente una antero posteriore e una laterale Il chirurgo ha dei template graduati che appoggia sulle RX cercando di capire quale sia la protesi appropriata Bench l uso dei componenti in sala operatoria si accorda con la pianificazione nel 92 dei casi relativamente allo stelo e nel 90 dei casi relativamente al cotile 1 l uso delle radiografie ha dei limiti Prima di tutto non sempre facile valutare il fattore di ingrandi mento delle RX inoltre difficile ottenere una vista antero posteriore vera quando l anca displasica o pi antiversa delle normali anche Negli ultimi anni si iniziata a valutare la possibilit di usare datasets tomografici per le pianificazioni Introduzione 2 Uno studio del 1998 2 definisce un nuovo metodo di pianifica zione basato su Immagini TC e lo confronta col metodo tradizionale I risultati affermano che il template necessario per selezionare il tipo appropriato di impianto e per pianificare l osteotomia del collo del femore Pero la variabilit dell antiversione del collo del femore ed una eccessiva rotazione dell anca rendono tale metodologia non accurata Circa due anni fa ha avuto inizio 11 progetto Hip Op presso 11 labo ratorio di tecnologia medica degli Istituti Ortopedici Rizzoli Hip Op un programma che permette la pianificazione dell inter vento di artroprotesi d anca a partire da datasets tomografici Rispetto agli alt
82. re le righe orizzontale solo in corrispondenza dei trattini rossi visibili a lato delle due proiezioni in basso e Color Masking se viene attivato si inserisce la modalit color masking che permette di evidenziare in rosso le zone delle se zioni TC corrispondenti ad un determinato intervallo di densit Capitolo 3 Hip Op 59 selezionabile dall utente tramite un interattore che compare at tivando la modalita La scale bar consente di individuare due valori di soglia in rosso sono evidenziati tutti 1 valori sotto la prima soglia un blu tutti 1 valori sopra soglia mentre restano visibili tutti 1 valori compresi fra le due soglie 3 6 3 Maps Window Dopo aver caricato una protesi si pu accedere al sottomen mappe comprensivo di due voci cio Density e Distance Mappa delle densit Selezionando questa mappa si apre una nuova finestra che visualiz za informazioni sia qualitative sia quantitative relative alla densit dell osso a contatto con la superficie della protesi Tre quarti della finestra occupato dal modello dello stelo prote 9100 1 cul pixels sono colorati diversamente a seconda del valore del numero di Hounsfield dei pixels del dataset tomografico con cui sono a contatto La scala assegna un azzurro scuro al valore zero densit dell acqua e cambia tonalit fino ad arrivare al valore max a cui fa corrispondere il colore rosso Fig 3 7 Il check button Thresholded attiva un opzione che permette
83. re pi alle protesi totali d anca in Italia per la prima volta dopo qualche anno con uno stelo a fissaggio trans trocanterico in acciaio inossidabile Dopo altri due anni si realizz il primo modello del genere in ti tanio fig 1 7 Il problema principale in questi disegni era la sta bilit secondaria poich l osso tendeva a riassorbirsi attorno alle viti impiegate portando ad una progressiva mobilizzazione dell impianto Durante gli anni 60 Sir Charnley contribu ad introdurre due in novazioni l accoppiamento tra UHMWPE Ultra High Molecular Weight Poliethylene e metallo nella testina che consent una ridu zione sensibile dei problemi di usura massiva dell articolazione artifi Capitolo 1 Cenni di fisiopatologia dell anca 16 ciale e il PMMA come cemento chirurgico impiegato per il fissaggio delle componenti protesiche che semplifico la tecnica chirurgica e ridusse 1 problemi di mobilizzazione degli impianti protesici Per ri durre il coefficiente di attrito nell articolazione Charnley ipotizz una piccola testa femorale 22 mm ed una coppa acetabolare spessa fig 1 8 la testa piccola aveva lo scopo di ridurre il coefficiente di attrito mentre l elevato spessore della coppa doveva fornire una lunga resi stenza all usura ma limitava anche 1 movimenti del paziente rispetto all articolazione naturale Soffermandosi sul problema dell usura altri chirurghi cominciaro no a sperimentare accoppiamen
84. ri strumenti in circolazione esso propone diver s1 paradigmi di visualizzazione e mette a disposizione del chirurgo svariate informazioni Il medico effettua la pianificazione osservando le sezioni TC preo peratorie delle radiografie sintetiche antero posteriore e medio laterale del femore ricostruite interpolando 1 dati tomografici delle sezioni arbitrarie dei modelli tri dimensionali dell impianto e pu effettuare tutte le misure di angoli e lunghezze che vuole Quando ho iniziato 11 mio lavoro di tesi presso il laboratorio di tecnologia medica il progetto si trovava in una fase embrionale e l interfaccia era ancora poco stabile Il mio compito stato quello di valutare l efficacia e l usabilita del l interfaccia utente di Hip Op sia attraverso la creazione di opportuni test sia assistendo 1 chirurghi nelle pianificazioni preoperatorie Nei primi mesi ho svolto un lavoro di ricerca bibliografica soprat tutto relativamente ai metodi di validazione dell usabilit ed ho an notato tutti 1 commenti dei medici relativi alle funzioni ed all aspetto dell interfaccia Questo mi ha permesso di conoscere le esigenze dei chirurghi e quindi di preparare dei test specifici Per valutare l accuratezza stato ideato un fantoccio esemplifi Introduzione 3 cativo delle normali applicazioni del programma stato reclutato un certo numero di utenti ed stato chiesto loro di eseguire appositi task Una volta valutata l
85. rove preliminari Prima dell inizio del mio lavoro di tesi erano stati effettuati dei test preliminari per stabilire l usabilit dell interfaccia e la ripetibilit dei posizionamenti Fra stato creato un fantoccio di prova costituito da tre coni di di mensioni diverse e disposti ortogonalmente tra loro come gli assi di una terna cartesiana ortogonale Il dataset utilizzato per le prove di misura era stato progettato ad hoc ed era costituito da tre voxels di elevata densit su uno sfondo a densit nulla I tre voxels erano posizionati in modo che coincidessero con 1 ver tici dei tre coni del phantom Quest ultimo era stato orientato facen do attenzione che 1 tre coni non fossero contemporaneamente visibili in nessuna delle tre prospettive di visualizzazione fornite da Hip Op all utente 11 quale si trovava quindi a dovere usare tutte le viste Dopo avere spostato il fantoccio agli operatori era stato chiesto di riposizionarlo in modo da far combaciare 1 vertici dei coni sui voxels del dataset I risultati hanno mostrato un errore quasi nullo per le traslazioni un errore medio di circa due gradi e pressoch uguale per le tre rotazioni e hanno mostrato una certa curva di apprendimento Capitolo 4 Test Hip Op uno 74 Una ulteriore prova per valutare la ripetibilita era basata su una serie di posizionamenti di uno stelo protesico effettuati da un chirur go all interno di un dataset rappresentante 11 femore di un cadaver
86. rsione da dare alla protesi Le annotazioni prese nel corso delle prove hanno permesso di at tribuire tale risultato alle diverse strategie adottate dai medici Infatti uno dei medici cercava di allineare la protesi al collo del femore e quindi regolava l antiversione dello stelo in modo che combacias se con quella del femore un altro si preoccupava principalmente di centrare l impianto nel canale femorale affermando che comunque in sala operatoria avrebbe tagliato 11 collo del femore e avrebbe regola to l antiversione dell arto agendo su muscoli e tendini Tale discor danza risulta particolarmente evidente nel caso del paziente A che presentava un antiversione superiore ai 40 gradi Fig 6 2 Capitolo 6 Test ripetibilita chirurghi variabile paziente chirurgo media A A A B B B C C C A A A B B B C C C A A A B B B C C C A A A B B B C C C A A A B B B C C C A A A B B B C C C 96 9 94 967 96 513 36 35 36 7 35 067 40 55 40 733 41 403 76 95 75 433 74 6 93 05 93 6 93 567 92 1 94 333 91 773 411 25 406 9 413 46 374 85 374 467 380 133 350 45 355 7 352 893 2 05 2 11 8 293 2 925 4 647 1 947 4 825 5 847 4 863 37 715 37 843 35 013 32 169 33 343 31 833 31 87 32 327 33 077 16 75 29 373 93 787 143 19 147 877 142 473 146 605 147 623 147 107 Std Dev Std Error Tab 6 1 Ripetibilita intra chirurgo 109 Capitol
87. rte delle mie prove di validazione sono stati chirurghi ed stato necessario adattarmi a tale classe di utenti In ge nere il personale medico molto restio ad usare nuove tecnologie Per Capitolo 4 Test Hip Op uno 79 questo bisogna conoscere un po il linguaggio medico e le varie ab breviazioni poich durante la sessione di valutazione bisogna essere in grado di fare domande competenti e di non chiedere troppi chiari menti sia per non innervosire o irritare il medico sia per non fargli perdere tempo 5 4 5 Test HipOp uno 4 5 1 Descrizione Il test costituito da due parti distinte la prima delle quali valuta l u sabilit di alcune semplici features dell interfaccia mentre la seconda mira a quantificare l accuratezza e l usabilit della funzione principa le del programma cio il posizionamento del modello di una protesi d anca su un dataset tomografico La prima parte consiste nel portare a termine cinque tasks nel piu breve tempo possibile e comunque entro un minuto tempo oltre il quale il task viene considerato failed La seconda parte chiede di posizionare una protesi nel dataset Phantom2 cercando di sovrapporla alla sagoma scura della sua stessa forma Tale task viene fatto ripetere dopo circa tre minuti di prove libere delle varie funzioni dell interfaccia e dopo aver spostato la pro tesi in una posizione molto ruotata e traslata rispetto alla posizione di massima accuratezza Per la sessione
88. se z coincide con quello della scansione TC ed orientato dai piedi verso la testa del paziente l asse y posto in direzione antero posteriore dal torace verso la schiena sul piano sagittale e l asse x disposto sul piano frontale in direzione medio laterale dal braccio destro al sinistro Le sezioni TC sono visualizzate considerando il paziente prono ed osservato dalla testa cio con una convenzione opposta a quella con cui 1 chirurghi sono abituati a vedere le fette tomografiche Fig 3 2 3 4 Barra del men principale Nel momento in cui si richiama il file eseguibile di Hip Op hipop bat compare la barra del men principale Fig 3 3 un rettangolo di circa 2 5 cm per 15 cm dal quale si pu accedere a quattro men a tendina che sono File Window Options Help Capitolo 3 Hip Op 48 Il sottomen File strutturato nel seguente modo e Open e Save e Export e Exit Il sottomen Window d accesso ad una lista opzioni e Navigator e Slices e Maps Navigator BRST Volume tucci_pre_r Prosthesis F Hip sections M CupSections M Interpolated IT Color Masking Hop Right amp Measure Windowing Z Cup W Prosthesis 2018 Blend Factor Figura 3 1 Hip Op schermata principale Capitolo 3 Hip Op 49 e Arbitrary Slices e 3D View e Magnify Actor Il sottomen Options si divide in e Right Left View e Prosth
89. si tali valori sono divisi per due poich si considerata l origine delle rotazioni fissa al centro della protesi Tabella 4 1 Normalizzazioni e linearizzazioni Capitolo 4 Test Hip Op uno 83 4 5 4 Risultati I due utenti meno esperti durante la prima prova hanno fallito tre tasks su cinque relativamente alla prima parte del test e sono dovuti ricorrere diverse volte alle istruzioni Nelle altre due prove hanno portato a termine 1 compiti in tempo sempre minore L utente esperto ha migliorato 1 suoi tempi nel corso delle tre prove Per quanto riguarda la seconda parte del test si verificato che 1l tipo di task A o C non influenza il tempo mentre l operatore s In fatti 1 posizionamenti di due utenti hanno avuto circa la stessa durata nel corso della sessione e tra un task e l altro mentre 11 terzo utente ha impiegato molto tempo a compiere il taskA ed stato nella media della sessione per il taskC Fig 4 2 L opinione sull usabilit dell interfaccia scaturita dalla sessione stata alquanto positiva nel senso che anche l utente meno abituato all uso del PC riuscito fin dalla prima prova a muoversi con relativa facilit La memorizzabilit stata ottima anche per le funzioni che sono risultate poco chiare al primo approccio ad esempio gli operatori non riuscivano a capire come si regolasse il contrasto nelle finestre finch non gli stato mostrato poi non hanno pi dovuto chiederl
90. so la scansione di una serie di sezioni trasversali che vengono poi messe in sequenza Capitolo 2 La tomografia computerizzata 3 Detector Detectors ay hy Kofi GNU ay SDE Sovre Detector Detector ATA Ring cy cdi 2 19 2 19 SOUICE HOMOGE Figura 2 3 Geometrie di scansione dell immagine a Prima generazione un rive latore traslazione e rotazione di sorgente e rivelatore b seconda generazione pi rivelatori traslazione e rotazione di sorgente e rivelatori c terza generazione un vettore di rivelatori rotazione della sorgente e del vettore d quarta generazione un anello di rivelatori rotazione della sorgente e TC a spirale rotazione della sorgente e contemporanea traslazione del paziente f geometria a fascio conico vettore di rivelatori bidimensionale Nella geometria con fascio conico Figura 2 3 f invece di scan dire un oggetto con un fascio planare di raggi X l intero oggetto illuminato da una sorgente puntiforme e 1l flusso di raggi X viene mi surato su un rivelatore piano dietro l oggetto stesso I vantaggi prin cipali del fascio conico sono il ridotto tempo di acquisizione dei dati la migliore risoluzione dell immagine e l utilizzazione ottimizzata del fotoni emessi Capitolo 2 La tomografia computerizzata 32 2 1 4 Qualit dell immagine La qualit dell immagine pu essere valutata sotto due aspetti la ri soluzione e la presenza di artefatti La risoluzione dell immag
91. sono visibili nelle finestre principali ll modelli Arbitrary Slice Rotations 46 0 Origin 43 5 a L 43 5 05 0 3 oh 324 3 M Arbitrary Measure IM Full Res Adjust cut Femur Undo Close Figura 3 10 Finestra Arbitrary Slice modalit arbitrary measure Capitolo 3 Hip Op 69 tridimensionali della protesi e del cotile artificiale Fig 3 11 L interazione con l immagine avviene usando tutti e tre 1 pulsanti del mouse con le solite funzioni il pulsante sinistro ruota l immagi ne 1l centrale la trasla e il destro esegue lo zoom Sono presenti tre men a tendina e Edit in esso sono implementate le funzioni per l elaborazione della superficie vedi riferimento 1 precisamente Clean Connectivity Decimate Normals Smooth Undo e View da esso si accede ad una lista di viste predefinite che permettono di osservare l immagine da varie prospettive e Options da esso si accede sia alle opzioni che permettono di modificare le propriet dello sfondo e della superficie es co lore opacit sia alle opzioni che permettono di visualizzare la mappa della densit o della distanza sulla superficie dello stelo La entry Density Value permette di inserire un nuovo valore di densit ed il bottone Close 3D View permette di chiudere la finestra Capitolo 3 Hip Op 3D View Figura 3 11 Finestra 3D view 70 Capitolo 3 Hip Op 71 3 7
92. stesso rottura a fatica corrosione usura La vita di una protesi d anca dipende dal processo di interazione di due entit profondamente diverse l osso che una struttura comples sa ed in continua evoluzione e la protesi la cui struttura meccanica notevolmente sollecitata dall ambiente chimicamente aggressivo e dai carichi indotti dall attivit motoria Capitolo 2 La tomografia computerizzata 2 1 Tomografia Computerizzata La tomografia consiste nella sintesi di immagini di sezioni trasver sali di un determinato distretto del corpo umano dette anche fette generate a partire da misurazioni esterne di una funzione variabile spazialmente Gli integrali di linea sono le misure esterne pi co muni e sono usualmente noti anche come proiezioni La disponibili t di proiezioni multiple ricavate da differenti orientazioni consente una ricostruzione accurata della funzione originale d altra parte le moderne tecnologie computazionali sono essenziali nel processo di ricostruzione Storicamente 1 tre contributi principali allo sviluppo della Tomo grafia Computerizzata TC sono quelli di Radon Hounsfield e Cor mack vedi anche 2 e relativi riferimenti La ricostruzione di una funzione dalle sue proiezioni fu per la prima volta formulata da Radon nel 1917 La prima macchina a raggi X per la Tomografia Compute rizzata fu costruita e sperimentata da Hounsfield nel 1972 Un contri buto importante agli aspetti matem
93. surare la radiazione entrante nella ca mera l interazione fra 1 fotoni del raggio X e gli atomi del gas produce coppie elettrone 1one Queste coppie originano una corrente tra l a nodo e il catodo se viene applicata un alta differenza di potenziale fra i due poli L intensit di questa corrente proporzionale all intensit della radiazione entrante nella camera Figura 2 1 Apparecchio TC a spirale 2 1 2 Principidi TC e ricostruzione dell immagine I principi della Tomografia Computerizzata a raggi X sono concet tualmente semplici Dal punto di vista fisico 1 raggi X possono attra versare una sezione di un oggetto seguendo un percorso rettilineo du Capitolo 2 La tomografia computerizzata 2 rante attraversamento 1 raggi vengono attenuati dall oggetto stesso e all uscita di questo possono essere rilevati Durante la procedura di scansione delle immagini TC la sezione di interesse dell oggetto viene investita da fasci di raggi X provenien ti da diverse direzioni 1 segnali attenuati vengono quindi registrati e convertiti in proiezioni della distribuzione del coefficiente di attenua zione lineare della sezione stessa Queste ombre dei raggi X sono direttamente correlate alla trasformata di Fourier della sezione tra sversale scandita e possono essere elaborate o retroproiettate per rico struire la distribuzione del coefficiente di attenuazione nella sezione dell oggetto che stiamo considerando Le f
94. ta con il dolore con la diminuzione della escursione articolare con difficolt deambulatorie Si hanno perci gravi difficolt e limitazioni in comuni attivit quoti diane Se la malattia progredisce larto anche a riposo appare flesso addotto ed in extra rotazione In tali situazioni si procede con l artroprotesi d anca che ha lo scopo di ripristinare la funzionalit ed eliminare 11 dolore Capitolo 1 Cenni di fisiopatologia dell anca 19 1 6 L intervento di artroprotesi d anca L intervento si esegue con il paziente sdraiato sul fianco opposto a quello in cui si deve intervenire o supino Viene praticata un incisione cutanea nella regione laterale dell an ca tra gluteo e coscia e spostando 1 fasci muscolari con un divari catore si raggiunge l articolazione L articolazione una volta aspor tata la capsula articolare viene lussata con movimenti combinati di adduzione flessione ed extrarotazione dell arto fig 1 11 La testa del femore viene asportata mediante osteotomia alla base del collo femorale poi si prepara l acetabolo per l alloggiamento del cotile protesico con frese di diametro crescente In seguito si asportano la porzione midollare e la spugnosa del grande trocantere si fresa il canale femorale ricercando le dimen sioni protesiche pi adatte fig 1 12 e si completa la preparazione con una apposita raspa sagomata come lo stelo da inserire mossa alternativamente dal chirurgo lun
95. tazione che individuano la po sizione della protesi se applicati secondo l ordine X Y Z la data lora il tipo di protesi il nome del dataset e la posizione del piano di resezione nel caso si sia usata la funzione arbitrary slice 3 5 3 Export Con questa opzione si pu salvare un file di testo importabile in Ex cel che il programma inizia a scrivere appena viene caricata la pro tesi e aggiorna dopo ogni interazione ovvero ogni volta che viene rilasciato il bottone mouse o vengono aggiornate le scale Ogni riga di tale file formata da sette colonne che rappresen tano le tre traslazione e rotazioni che individuano la posizione del sistema di riferimento solidale all oggetto rispetto a quello globa le e l intervallo di tempo trascorso dall istante di caricamento della protesi Ogni volta che si interagisce con la protesi appena si rilascia il bottone del mouse o vengono aggiornate le scale viene salvata una nuova riga Tale funzionalit stata implementata per avere la possibilit di vedere come evolve nel tempo un posizionamento Capitolo 3 Hip Op 52 3 5 4 Exit Serve a chiudere applicazione 3 6 Men window Da questo men si possono richiamare le varie finestre ognuna delle quali fornisce all utente informazioni di carattere qualitativo e quan titativo presentandole in diverse modalit di visualizzazione Di seguito verranno brevemente descritte le finestre fornendo una descrizione degli
96. test Hip Op due ribattezzato test di accuratezza multimodale chie deva di posizionare 11 modello protesico sul dataset Phantom2 cio di sovrapporlo ad un riferimento della stessa forma aggiungendo mano mano nuove informazioni visive Precisamente l utente doveva iniziare la prova usando solo le due proiezioni antero posteriore e medio laterale poi venivano aggiunte le sezioni TC e di seguito si mostrava un opportuna sezione arbitra ria aprendo la finestra Arbitrary Measures Fig 5 3 Infine veniva utilizzata la 3D view dove il riferimento era costituito da una sago ma della stessa forma della protesi posizionata nel punto di massima accuratezza Fig 5 4 Sono stati reclutati cinque utenti quattro dei quali non conosceva no Hip Op ed stato chiesto loro di ripetere la prova cinque volte a distanza di almeno un giorno una dall altra Effettuando un nuovo salvataggio ogni volta che veniva aggiunta una modalit di visualizzazione stato possibile rilevare l andamento dell accuratezza Alla fine della prima e dell ultima prova stato chiesto agli utenti di compilare un questionario Tale strumento non stato usato per raccogliere dei dati quantita tivi ma qualitativi e si cercata un impostazione diversa rispetto a quello del test Hip Op uno che si era dimostrata poco chiara Principalmente si fatto riferimento ad un articolo letto 1 che descrive uno strumento di validazione dell usabilit di s
97. ti articolari in metallo metallo che pe r pur dimostrando una maggiore resistenza all usura avevano anche un maggior coefficiente di attrito Tra queste ci fu quella di Mckee Farrar fig 1 9 che poi dimostr di rilasciare cromo e cobalto nel l organismo e di avere alto tasso di fallimento Perci quando fu chiaro che la durata in vivo delle protesi metallo plastica era superio re di gran lunga alle aspettative molti chirurghi tornarono alle pro tesi a basso coefficiente di attrito Con il tempo si sono abbandonati tutti gli impianti con accoppiamento metallo metallo poich le rea zioni tissutali ai detriti metallici prodotti portavano quasi sempre al fallimento Negli anni successivi al lavoro di Charnley si prest per un certo periodo pi attenzione ai materiali Impiegati che all aspetto proget tuale delle protesi d anca moltiplicando poi con 1l passare del tempo le tipologie di impianto con il ricorso anche ad espedienti progettuali come il colletto sul componente femorale Dopo numerose variazioni pi o meno riconducibili agli stessi cri teri una prima soluzione originale fu del 1969 con la protesi T 2 del la Zimmer fig 1 10 si tentava di ottimizzare l angolazione del collo dello stelo in funzione dei carichi trasmessi all articolazione e si co minciava a pensare di rendere disponibile lo stelo in varie dimensioni in modo da adattarsi alla taglia del paziente Capitolo 1 Cenni di fisiopatologia del
98. ti entrambi significativi mentre per l angolazione del collo solo il chirurgo risultato significativo Relativamente alla posizione dell impianto non si trovata alcuna significativit Il test aveva lo scopo di valutare la ripetibilit sia intra che inter dei tre utenti Riguardo alla taglia dello stelo usato per le pianificazio ni c stata una variabilit massima di tre taglie tra 1 chirurghi e di una taglia per lo stesso chirurgo nelle tre prove sullo stesso caso Relativa mente alla lunghezza del collo della protesi non c stato consenso tra 1 chirurghi mentre tranne in un caso tutti hanno effettuato le scelte consistenti nelle diverse sessioni Per l angolazione del collo non c stato consenso ma la ripetibilit intra risultata buona Per la taglia del cotile l incertezza massima stata di due taglie tra 1 diversi utenti e di una taglia per uno stesso utente I dati relativi al posizionamento sono stati elaborati sia per osser vare la ripetibilit intra chirurgo Tab 6 1 sia quella inter chirurgo Tab 6 2 Facendo riferimento all errore standard si vede che solo per quel che riguarda le traslazioni lungo gli assi x e y la ripetibili t sia intra che inter confrontabile con l accuratezza intrinseca del sistema mentre in tutti gli altri casi differisce in modo significa tivo Fig 6 1 I valori peggiori sono relativi alla rotazione attorno all asse z e cio alla scelta dell antive
99. tuberanze 1 trocanteri grande e piccolo che servo no da inserzione per 1 muscoli La testa ha una superficie articolare liscia tranne un incavatura la fossetta in cui si inserisce il legamento rotondo Il collo lungo circa 50 mm e forma con la diafisi un angolo che normalmente di 115 140 nel piano frontale ed inclinato in avanti di circa 10 12 angolo di antero versione Il grande trocantere un ampia prominenza quadrangolare che segna il limite superiore della diafisi del femore Il piccolo trocantere una piccola protuberanza di forma conoidale smussata posta al punto di giunzione tra il margine inferiore del collo e la diafisi del femore I due trocanteri sono interconnessi posteriormente dalla cresta in Capitolo 1 Cenni di fisiopatologia dell anca 9 ter trocanterica Sulla faccia anteriore del femore la linea di giun zione tra il 00110 e la diafisi ugualmente rilevata dalla linea inter trocanterica che prosegue a spirale fino alla faccia posteriore dove si fonde con una cresta ossea chiamata linea aspra La diafisi del femore ha una sezione uniforme di forma quadran golare ma si ispessisce leggermente alle due estremita diventando di forma ellissoidale inoltre presenta una curvatura nel piano sagittale il piano di simmetria del corpo umano con convessita anteriore L estremita distale del femore aumenta di circa tre volte in lar ghezza a livello dell articolazione del ginocchio ed
100. unzionamento dei quattro pulsanti e Adjust permette di sistemare il piano arbitrario sul calcar della protesi operazione che viene effettuata automaticamente quando s1 apre la finestra Arbitrary Slice con la protesi visualizzata e Cut Femur permette di tagliare 11 dataset in corrispondenza del piano arbitrario visualizzando solo la parte al di sotto del taglio e Undo annulla il taglio e Close chiude la finestra Arbitrary Slice 3 6 5 3D View Window Quando si seleziona tale voce dal men Window si apre una picco la barra di comando denominata 3D View Settings nella quale sono presenti quattro widgets precisamente una entry e tre bottoni Nella entry possibile inserire un valore che corrisponde alla so glia di densit a partire dalla quale verr calcolato l isosuperficie cor rispondente mediante un algoritmo di marching cube applicato al da taset tomografico di default fissato a 1500 quindi in pratica la rico struzione 3D terr conto solo dei punti con densit maggiore uguale di quella dell osso corticale Capitolo 3 Hip Op 68 H pulsante ok fa iniziare 11 marching cube il pulsante cancel an nulla la selezione della modalit 3D view ed 11 pulsante load permette di caricare una superficie precedentemente creata e salvata in formato vtk Una volta dato l ok si apre una nuova finestra dallo sfondo ce leste nella quale viene visualizzata la ricostruzione 3D effettuata dal marching cube e se
101. unzioni di proiezione registrate dai rivelatori e retroproietta te per ricostruire l immagine del coefficiente di attenuazione pos sono essere matematicamente espresse come segue Consideriamo un caso semplice un tessuto omogeneo attraversato da un raggio X monocromatico Il coefficiente di attenuazione lineare u definito da ser con Al lunghezza del cammino compiuto dal raggio X attraverso il tessuto e S Sa l intensit rispettivamente del fascio di raggi X incidente e del fascio attenuato Se consideriamo il coefficiente di attenuazione non omogeneo per un fascio infinitamente sottile di radiazione X monocromatica lin tensit della radiazione rilevata in uscita da una linea retta L pu essere espressa come Sy Sje J u x y dl Come mostrato in Figura 2 2 l integrale di linea di lungo L pu essere calcolato come segue Si d 0 t In 0 lt 0 lt T 0 lt f lt 00 a Capitolo 2 La tomografia computerizzata 28 dove dp d conto del fatto che il fascio formato da raggi paralleli 0 e t rappresentano rispettivamente l angolo di proiezione e la posi zione del rivelatore La proiezione del coefficiente di attenuazione pu essere derivata direttamente dall attenuazione misurata da ogni rivelatore La reale distribuzione del coefficiente di attenuazione u x y pu essere ricostruita se tutte le proiezioni d 8 t sono disponibili per ogni angolo di proiezione nei sistemi attuali vie
102. vasta area geografica ACR NEMA Standards Publication N 300 1985 pubblicato nel 1985 stato denominato versione 1 0 e fu seguito da due aggiorna menti nel 1986 e nel 1988 Capitolo 2 La tomografia computerizzata 39 ACR NEMA Standards Publication N 300 1988 pubblicato nel 1988 6 stato denominato versione 2 0 Oltre a contenere nuovi ag giornamenti tale versione includeva nuovo materiale per fornire un supporto di comandi nella gestione dell output per introdurre un nuo vo schema gerarchico per identificare un immagine e per aggiungere nuove informazioni atte ad aumentare 1 dettagli nella descrizione di un immagine Queste pubblicazioni specificavano una interfaccia hardware un piccolo insieme di comandi software ed un numero abbastanza consi stente di formati di dato L attuale Standard ora chiamato Digital Imaging and Communi cations in Medicine DICOM Version 3 0 ingloba un certo numero di migliorie rispetto alle precedenti versioni e applicabile ai sistemi di rete e Specifica come l esigenza di conformit allo standard delle ap parecchiature risponde ai comandi ed ai dati scambiati e Definisce livelli di conformit e Il documento strutturato in diverse sezioni facilitando succes sivi aggiornamenti e Introduce campi di informazione espliciti non solo per la parte grafica ma anche per studi reports e Specifica una tecnica univoca per identificare ogni tipo di infor mazion
103. ve interfacce Per entrambi gli strumenti di navigazione si trovata un accura tezza peggiore di quella relativa ad Hip Op Tutti gli utenti hanno ottenuto valori al di sotto della media del test di accuratezza multimodale e tra 1 due il 3D Navigator risultato il meno efficiente La Fig 7 3 confronta l accuratezza dei tre utenti mentre la Fig 7 4 confronta l accuratezza delle due interfaccie testate con quella di Hip Op 117 OCT Navigator 3D Navigator pixel Figura 7 3 Accuratezza media degli utenti MCT Navigator E 3D Navigator OHipOp pixel Figura 7 4 Accuratezza delle tre interfaccie a confronto 118 JoyeBIAeN G ezze esnooe HEeynsiy GEL LLL GO L cv 0 61 98 72 L one Ov 0 00 09 0 LOO 6c 0 Gl 9696 ZZO 0717 9097 B8CE 665 911 08 LL O LLO Z 0 620 L9 0 6096 Sio 89017 OCLVL OLEE 677 911 0 0 020 vS 0 8 c 196 vv 8 ese 6706 8E lb 76071 LLOE YG 31 Lo b 179 L 61 0 6S 0 0 96 6 64096 606 2907 42267 LIZE 9E 31 86 656 09 lt 966 9177 260 SAP 9 6 0 06 6 COE CV 290 9996 6216 9766 92291 6976 ELS ond 9606 660 96 0 LL0 20 LE L 96996 Ecco ec or ccorl Slce EGS eng Ge L 67 S 00 S 20 9 006 6Z 0 S9 ce 7856 Grr VS L LELE 6607 ond LO LL LZ b L O Oc vv L LYSE 2206 966 9987L 80ZE 95 ond vS 0 610 ce 0 vv 0 vL0 rO L SAP 200 20 0 OLO 1770 89 L 6L 20796 95616 42017 66671 6FEE LOY oun 90 9L0 6S 0 Sv 0 SL 0 600 90996 l 6 1717 90217 6906 867
104. vigator si possono caricare due oggetti tramite le funzioni open prosthesis ed open cup accessibili dal men file Nelle attuali applicazioni per le quali 1 dataset sono tomografie di femori 1 due oggetti che si caricano sono modelli vtk di protesi e Capitolo 3 Hip Op 54 Navigator Volume tucci_pre_t Prosthesis x iPoP Right Measure I Windowing PM Cup Prosthesis Blend Factor Figura 3 4 Navigator Window Capitolo 3 Hip Op 55 cotili artificiali e nel seguito si useranno tali termini 10 sostituzione di quelli pi generici Quando si carica una protesi essa viene visualizzata di colore ciano in tutte e tre le proiezioni e si aprono dei nuovi interattori anch essi dello stesso colore Precisamente compaiono tre scale per traslare la protesi nella di rezione dei tre assi del sistema globale e tre per ruotarla attorno agli assi del sistema solidale ad essa Tali interattori possono essere sia trascinati sia mossi step by step con singoli click del mouse la dimensione degli step pu essere va riata inserendo il valore desiderato in due apposite entry step pos e step or e premendo invio Di default 11 valore nelle entry di un grado per le rotazioni e di un millimetro per le traslazioni La descrizione dei quattro bottoni presenti e Save Position serve a salvare un file di testo contenente dei vet tori 1 x 9 che descrivono la posizione della protesi all interno del sistema global
105. vuti ad effetti di volume parziale danno conto del fatto che spesso in una immagine TC strutture discrete vengono rap presentate con contorni sfumati un tale fenomeno dovuto essen zialmente alle dimensioni della sorgente di raggi X e dei rivelatori Il nome effetti di volume parziale dovuto al fatto che il valore ricostruito di un voxel approssimativamente dato dalla media del la distribuzione della attenuazione nelle vicinanze del centro di quel voxel Un fenomeno comune che bordi netti dell oggetto sembrano sfumati nell immagine Gli artefatti di movimento si rilevano in un immagine TC se l og getto scandito non fermo durante l analisi ma viene assunto tale nel processo di ricostruzione Dal punto di vista fisiologico le strutture anatomiche s1 muovono periodicamente a causa della respirazione e del battito del cuore Inol tre pazienti con ferite gravi e bambini si muovono frequentemente durante la scansione Gli artefatti dovuti alla presenza di metalli nell oggetto di interes se 91 presentano come striature scure o brillanti intorno ad una parte metallica in una immagine ricostruita con l algoritmo di sovrapposi zione lineare filtrata A causa del pi alto numero atomico il metallo attenua la radiazione X nell intervallo di energie utilizzate a scopo diagnostico molto di pi dei tessuti molli e dell osso Da ci discen de che pochi fotoni riescono a penetrare il metallo e gli integrali di
106. y_nm Delta Rot z_nm Delta Tx_nm Delta Ty_nm Delta Tz_nm Delta Rot x_nm Delta Rot y_nm Delta Rot z_nm Delta Tx_nm Delta Ty_nm Delta Tz_nm OD Utente 1 Utente 2 O Utente 3 Figura 4 3 Errori di posizione rispetto al riferimento riferiti al pixel 86 87 Capitolo 4 Test Hip Op uno CL 8 L L L t 0 CO 6 0 60 c 0 v0 0 70 6 0 9 0 6 L 70 CO 6 0 00 60 80 c 0 9 0 L joxid 21 2 C 7 0 Z 0 0 00 90 LO l 0 0 L 0 0 0 0 70 70 9 0 0 00 70 0 Z 0 00 90 LO 90 60 jaxid AL 01100 XL 09100 2Z 0Yy 0100 A JOY 01100 X 0y 01100 0 00 70 0 0 00 0 70 LO LO 00 LO 0 00 0 00 0 v0 600 LO 60 OL 60 20 jaxid 60 LO OL eb C 0 70 LO c 0 70 0 LO 9 0 0 00 70 00 90 00 60 00 20 6 0 80 0 joxid oun dodiH 388 HEInsy Zp qe L 60 60 OL 9 0 0 70 0 0 joxid VI 00 980 G de 0 LO 00 70 0 6 0 LO 60 60 60 LL 70 0 LO LO 6 0 0 0 00 70 joxid C CGE 6 CSE 9696 8 EGE C YSE 8 EGE 6 696 9695 G EGE CGE L S VARZI 8 EGE 1796 YGE 8 EGE V ESE 69696 1796 21 916 6 6 L C6 6 L6 L6 6 6 6 9 6 8 L6 06 L C6 Y 6 9 26 6 AL LV CLV 807 LV CLV CLV L
107. zzata anche la ricostruzione 3D di una protesi d anca la quale si adatta perfettamente alla sagoma scura visibile nelle immagini tomografiche Nell interazioni con la protesi la funzione dei pulsanti PULSANTE SINISTRO tenendolo premuto sulla protesi si effet tuano le rotazioni per fissare il centro di rotazione bisogna atti vare la finestra interessata cliccandoci sopra posizionare il cur sore nel punto desiderato e premere la lettera O sulla tastiera PULSANTE CENTRALE tenendolo premuto sull oggetto selezio nato protesi slice immagine si effettuano le traslazioni dell oggetto PULSANTE DESTRO zoom Gli sliders possono essere sia trascinati sia mossi step by step e la dimensione del singolo step pu essere variata immettendo la cifra desiderata nelle specifiche entry Step Pos e Step Or e premendo invio Ti chiediamo di concentrarti nel portare a termine 1 task nel mo do pi preciso possibile senza preoccuparti del tempo che impieghi poich in questa seconda fase di validazione ci interessa l accuratezza con la quale l interfaccia permette di completare determinati compiti TEST VALIDAZIONE HIP OP II PARTE A Cerca di sovrapporre pi accuratamente possibile la protesi sulla sagoma scura visibile nelle immagini tomografiche effettuando le necessarie rotazioni e traslazioni e controllando nella finestra di destra che il posizionamenamento sia corretto nelle diverse se zioni Nella finestra

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