Ameliyat robotları için yazılım iskeleti tasarlama

Robotik Ameliyat, ameliyatlarda robotların kullanımı demektir. Henüz yeni bir teknoloji olsa da hızla gelişmektedir. Robotların ameliyatlarda kullanılmasının en büyük avantajı robotların yüksek hassasiyetidir. Robotların minimal kesiklerle operasyon yapabilmesi, enfeksiyon riskini, kan kaybını, kesiklerden kaynaklanan acıyı, hastanın toparlanma süresini ve hastane masraflarını azaltır. Robotlar cerrahların çok küçük bölgelerde çok yüksek hassasiyetlerde operasyon yapmasına izin verir ve cerrahın yorulmadan uzun süre operasyon yapabilmesine olanak tanır. Robotik ameliyatlar model tabanlı ve model tabanlı olmayan olarak ikiye ayrılır.Model tabanlı robotik ameliyat, hastanın ameliyat öncesi çekilen MRI (Magnetic Resonance Imaging) yada CT (Computed Tomograpy) verisini kullanarak oluşturulan matematiksel modeli kullanır. Model çıkarma işlemi ameliyattan önce ön işlem olarak yapılır. Model tabanlı ameliyatlarda en önemli şey matematiksel modelin doğruluğu, hassaslığı ve hastanın koordinat uzayının model koordinat uzayı ile doğru birşekilde çakıştırılmasıdır.Model tabanlı olmayan ameliyatta, insan makine arayüzü anahtar rol oynamaktadır. Model olmamasından dolayı, cerrah operasyonu endoskop veya çoklu görüşlü kameralar yardımı ile yapmaktadır. Bazen modelleme yapabilmek için veri bulunmasına rağmen, büyük defarmosyanların modellenememesi ya da modelin kararlı olmamasından dolayı model kullanılamaz hale gelir. Model olmamasından dolayı, model tabanlı olmayan ameliyatta veri yakalamak ve sensör füzyonu önemli bir rol oynar. Bu yüzden, genellikle örüntü tanıma yöntemleri kullanılarak, yakalanan verilerden tanımlama modeli oluşturulmalıdır. Haptic aygıtlar ve kuvvet geri beslemesi, her iki metod da -hem model tabanlı hemde model tabanlı olmayan- operasyonun başarısı için önemli bir rol oynar.Ameliyat robotu tasarlamak, hem cerrah tarafındaki sistem hemde hasta tarafındaki sistem için çok karmaşık ve zor bir iştir. Yapılması gereken görevler, robotların, araçların ve robotlara bağlı olan manipulatörlerin denetimi, çarpışmalarının engellenmesi, birçok sensörden veri toplanması, toplanan verilerin filtrelenmesi, işlenmesi, sensör füzyonu amaçlı diğer sensörlerin beslenmesi,örüntü tanıma tekniklerinin uygulanmasıyla başlar. Ayrıca, FPGA ve DSP kartları ile haberleşme, endoskop ve çok görüşlü görüntüleme sistemlerinden veri yakalanması, çok görüşlü kameralar ile görüntü işleme tekniklerinin uygulanması, hastanın ve bilgisayar modelinin koordinat sistemlerinin gerçek zamanlı çakıştırılması, tıbbi görüntü verilerinin gösterilmesi ve analizi, cerrahın kullandığı kontrolcülerin sürülmesi, 3B görüş sisteminin kurulması, kuvvet geribeslemesi yapabilmek için matematiksel modelin oluşturulması, matematiksel modelin fizik kurallarına uygun olarak simulasyonunun yapılması, simulasyon sonuçlarının fotogerçekçi şekilde görselinin oluşturulması (rendering), haptic aygıtların sürülmesi, ağ iletişiminin yapılması ve büyük boyuttaki verilerin işlenmesidir.Tüm bu görevleri yapabilmek için bir tümleşik yazılım sistemi bulunmamaktadır. Bu nedenle bu tezde tüm bu görevleri yapacak tümleşik ve güçlü bir platform sıfırdan geliştirilmiş, DMPlatform olarak adlandırılmıştır. Bu tezde platformun mimarisi ve kullanılan teknikler anlatılmış ve platformla yapılan bazı uygulamalar sunulmuştur.