Alumno

Eder Hazael Govea Valladares

   »  Generación: Septiembre2009
   »  Grado: Doctorado en Ingeniería Mecánica
   »  Asesor: Hugo Iván Medellín Castillo
   »  Línea de Investigación: Mecatrónica y Sistemas Mecánicos
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NOMBRE DE TESIS
Desarrollo de un Sistema de Realidad Virtual Asistido por Sistemas Hápticos para la Planeación y Entrenamiento de Cirugías Ortognáticas

RESUMEN:

Uno de los tratamientos quirúrgicos más complejos son las cirugías maxilofaciales, esto debido a que se encargan de corregir malformaciones dental-faciales. Una planeación quirúrgica precisa es necesaria para realizar con éxito la cirugía. Sin embargo, el tratamiento es costoso y largo para el paciente, pues la fase de planeación representa el 69% del costo total del tratamiento. Si se pudiera reducir el tiempo de la planeación quirúrgica, se disminuirían grandemente los costos del tratamiento. Además, las habilidades de los cirujanos juegan un papel muy importante dado que la experiencia y la práctica clínica son fundamentales para evitar riesgos en el paciente. Para abatir estas necesidades se han utilizado Sistemas Asistidos por Computadora (Computer Aided Systems, CAS) como un medio de planeación y entrenamiento con el objetivo disminuir los errores humanos en los tratamientos maxilofaciales. Con el propósito de mejorar la planeación y práctica quirúrgica, en este trabajo de tesis se desarrolla un sistema para investigar y probar que la combinación de sistemas de realidad virtual, sistemas hápticos y visualización 3D es una manera factible, económica y eficiente para resolver las dificultades del proceso de planeación y entrenamiento quirúrgico de cirugías ortognáticas actuales. El trabajo de investigación se enfoca en cinco áreas principales; desarrollo de una plataforma háptica para cefalometría y osteotomía, análisis de distintos tipos de algoritmos para simulación de corte, integración de los elementos para el renderizado visual y háptico, implementación y evaluación del sistema en tareas de cefalometría y la implementación y evaluación del sistema en tareas de osteotomía. El sistema desarrollado, llamado OSSys (Orthognathic Surgery System), permite la realización de cefalometrías 2D usando radiografías laterales y cefalometrías 3D sobre un modelo de cráneo 3D. Además, OSSys está habilitado para realizar trazado de trayectoria sobre modelos 3D de cráneo y mandíbula para simular el corte de hueso en una osteotomía maxilofacial. Las trayectorias se generan por medios manuales y de forma libre. El diseño de una plantilla quirúrgica para capturar la oclusión postoperatoria es posible en esta plataforma. Adicional a esto, OSSys cuenta con un módulo de entrenamiento de tareas de corte de hueso. Los resultados de las evaluaciones del sistema OSSys demuestran que el uso de la plataforma visual-háptico en tareas de osteotomía, aumenta la habilidad psicomotora para el mejoramiento de la precisión en el trazado de trayectorias para osteotomía sobre mandíbulas. Así mismo, se muestra que el marcado de puntos con manipulación háptica en tareas de cefalometrías 3D, disminuye la variación y el error en el análisis cefalométrico._ _ One of the most complex surgical treatments is the maxillofacial surgery, because it is responsible for correcting facial malformations. A precise surgical planning is necessary for successful surgery. However, treatment is expensive and slow for the patient, because the planning phase represents 69% of the total cost of treatment. If you could reduce the time for surgical planning, greatly lower the costs of treatment. Furthermore, the skills of surgeons play a very important role because the experience and clinical practice is the key to preventing risks to the patient. To restrain these needs have been used Computer Aided Systems (CAS) as a means of planning and training in order to decrease human error in maxillofacial treatment systems. In order to improve planning and surgical practice, in this thesis a system to investigate and prove that the combination of virtual reality systems, haptics and 3D visualization are a practical, economical and efficient way to resolve difficulties develops the planning process and current surgical training orthognathic surgery. The research work focuses on five main areas; development of a haptic platform for cephalometric and osteotomy, analysis of different types of algorithms for simulation of cutting, integrating elements for visual and haptic rendering, implementation and evaluation cephalometric system and the implementation and evaluation of osteotomy system. The developed system called OSSys (Orthognathic Surgery System), allows the realization of 2D cephalometric on radiographs, cephalometric 3D on a 3D model of the skull. In addition, OSSys is enabled for plotting trajectory of 3D models to simulate skull and jaw bone cutting maxillofacial osteotomy. The trajectories are generated by manual and free form media. The design of a surgical template to capture postoperative occlusion is possible in this platform. In addition to this, OSSys has a training module bone cutting tasks. The evaluation results show that the OSSys system using haptic-visual work platform osteotomy, psychomotor skills increases to improve the accuracy for path tracing on jaws osteotomy. It also shows that the marking points with haptic manipulation tasks 3D cephalometric decreases variation and error in the cephalometric analysis.