A Portable Image Overlay Projection Device for Computer-Aided Open Liver Surgery

Image overlay projection is a form of augmented reality that allows surgeons to view underlying anatomical structures directly on the patient surface. It improves intuitiveness of computer-aided surgery by removing the need for sight diversion between the patient and a display screen and has been reported to assist in 3-D understanding of anatomical structures and the identification of target and critical structures. Challenges in the development of image overlay technologies for surgery remain in the projection setup. Calibration, patient registration, view direction, and projection obstruction remain unsolved limitations to image overlay techniques. In this paper, we propose a novel, portable, and handheld-navigated image overlay device based on miniature laser projection technology that allows images of 3-D patient-specific models to be projected directly onto the organ surface intraoperatively without the need for intrusive hardware around the surgical site. The device can be integrated into a navigation system, thereby exploiting existing patient registration and model generation solutions. The position of the device is tracked by the navigation system’s position sensor and used to project geometrically correct images from any position within the workspace of the navigation system. The projector was calibrated using modified camera calibration techniques and images for projection are rendered using a virtual camera defined by the projectors extrinsic parameters. Verification of the device’s projection accuracy concluded a mean projection error of 1.3 mm. Visibility testing of the projection performed on pig liver tissue found the device suitable for the display of anatomical structures on the organ surface. The feasibility of use within the surgical workflow was assessed during open liver surgery. We show that the device could be quickly and unobtrusively deployed within the sterile environment.

Can handheld micropower impulse radar technology be used to detect pneumothorax? Initial experience in a European trauma centre

BACKGROUND: Pneumothoraces are a common injury pattern in emergency medicine. Rapid and safe identification can reduce morbidity and mortality. A new handheld, battery powered device, the Pneumoscan (CE 561036, PneumoSonics Inc., Cleveland, OH, USA), using micropower impulse radar (MIR) technology, has recently been introduced in Europe for the rapid and reliable detection of PTX. However, this technology has not yet been tested in trauma patients. This is the first quality control evaluation to report on emergency room performance of a new device used in the trauma setting. MATERIAL AND METHODS: This study was performed at a Level I trauma centre in Switzerland. All patients with thoracic trauma and undergoing chest X-ray and CT-scan were eligible for the study. Readings were performed before the chest X-ray and CT scan. The patients had eight lung fields tested (four on each side). All readings with the Pneumoscan were performed by two junior residents in our department who had previously received an instructional tutorial of 15min. The qualitative MIR results were blinded, and stored on the device. We then compared the results of the MIR to those of the clinical examination, chest X-ray and CT-scan. RESULTS: 50 patients were included, with a mean age of 46 (SD 17) years. Seven patients presented with PTX diagnosed by CT; six of these were detected by Pneumoscan, leading to an overall sensitivity of 85.7 (95% confidence interval 42.1-99.6)%. Only two of seven PTX were found during clinical examination and on chest X-ray (sensitivity 28.6 (95% CI 3.7-71.0)%). Of the remaining 43 of 50 patients without PTX, one false-positive PTX was found by the Pneumoscan, resulting in a specificity of 97.7 (95% CI 87.7-99.9)%. DISCUSSION: The Pneumoscan is an easy to use handheld technology with reliable results. In this series, the sensitivity to detect a PTX by the Pneumoscan was higher than by clinical examination and chest X-ray. Further studies with higher case numbers and a prospective study design are needed to confirm our findings.

Directed Metalation Cascade To Access Highly Functionalized Thieno2,3-fbenzofuran and Exploration as Building Blocks for Organic Electronics

A tandem directed metalation has been successfully applied to the preparation of thieno2,3-fbenzofuran-4,8-dione, providing an efficient and facile approach to symmetrically and unsymmetrically functionalize the thieno2,3-fbenzofuran core at the 2,6 positions as well as to introduce the electron-withdrawing or -donating groups (EWG or EDG) at its 4,8 positions. The presence of various functional groups makes late-stage derivatization attainable.

Performance of cryogenic charge readout electronics with the ARGONTUBE LAr TPC

ARGONTUBE is a liquid argon time projection chamber (TPC) with an electron drift length of up to 5 m equipped with cryogenic charge-sensitive preamplifiers. In this work, we present results on its performance, including a comparison of the new cryogenic charge-sensitive preamplifiers with the previously used room-temperature-operated charge preamplifiers.

Konventionelle Laparoskopie versus Handheld Roboter: eine Pelvitrainer Studie zum objektiven und subjektiven Vergleich des Terumo© Kymerax© Precision-Drive Articulating Surgical System mit konventionellen laparoskopischen Instrumenten

EINLEITUNG Anhand eines Pelvitrainer Modells wurde ein sogenannter „Handheld Roboter“ (Kymerax© Precision- Drive Articulating Surgical System von Terumo©) mit konventionellen laparoskopischen Instrumenten verglichen. Das Kymerax© System verfügt über eine Instrumentenspitze, welche durch Knöpfe am Handgriff zusätzlich abgewinkelt und rotiert werden kann. METHODE 45 Probanden wurden in 2 Erfahrungsgruppen aufgeteilt: 20 ExpertInnen (mehr als 50 selbstständig durchgeführte laparoskopische Operationen pro Jahr) und 25 StudentInnen (keine Erfahrung in der Laparoskopie). Sie führten 6 standardisierte Übungen durch, wobei die ersten beiden Übungen jeweils nur der Instrumenteninstruktion dienten und nicht ausgewertet wurden. In den restlichen 4 Übungen wurden Zeit, Fehleranzahl und Präzision erfasst. Es wurde in 2 Gruppen randomisiert. Eine Gruppe führte die Übungen zuerst mit dem konventionellen System und dann mit dem Kymerax© System durch. Bei der anderen Gruppe erfolgten die Übungen in umgekehrter Reihenfolge. Am Ende beantworteten die Teilnehmer Fragen zu den Übungen und den Operationssystemen. Die Daten wurden mittels Varianzanalyse ausgewertet. RESULTATE In allen 4 gemessenen Übungen brauchten die Probanden mit Kymerax© signifikant mehr Zeit (20%-40%). Vorteile des Kymerax© Systems waren eine bessere Nadelkontrolle bei einer auf den Operateur gerichteten Stichrichtung, eine geringere Abweichung beim Schneiden einer graden Linie, sowie ein geringeres Ausfransen der Schnittlinie beim graden wie beim runden Schneiden. Im Gegensatz zu den Experten kamen Studenten, welche das Kymerax© System in der zweiten Runde verwendeten, besser mit diesem zu Recht, als Ihre Studentenkollegen, die das Kymerax© System in der ersten Runde verwendeten. In der Befragung gaben über 90% der Teilnehmer an, dass das Kymerax© System bei der Durchführung der Übungen einen Vorteil bringt. Die Probanden empfanden jedoch die Bedienung als gewöhnungsbedürftig und erschöpften mit dem Kymerax© System schneller. Bemängelt wurde beim Kymerax© System die nicht freie Rotation, die eingeschränkte Abwinklung, die Sichteinschränkung durch den 7mm Schaft sowie die Ergonomie des Handgriffs. DISKUSSION Das Kymerax© System bringt Vorteile bei gewissen komplexen laparoskopischen Aufgaben. Der Preis hierfür ist die langsamere Durchführung der Aufgaben, die längere Angewöhnungszeit an das Instrument sowie die schnellere Ermüdung des Benutzers. Das System zeigt ein grosses Potential für die laparoskopische Chirurgie, jedoch sind weitere Verbesserungen notwendig. Von der Firma Terumo© wurde zwischenzeitlich das Operationssystem vom Markt genommen.