An Ultrasound Guided Percutaneous Breast Biopsy Simulator with Haptic Feedback

INTRODUCTION: Breast cancer is the leading type of cancer in women worldwide and the number of cases is increasing in developing countries. Besides the other imaging diagnostic tools ultrasound guided breast biopsies are being performed for accurate diagnosis. This procedure requires hand-eye coordination skills with two dimensional ultrasound imaging and tracking biopsy needle.
METHODS: Ultrasound biopsy simulator incorporates a cohesive platform between virtual reality, physical objects, location sensors, haptic feedback data and scenarios. A game scoring system was also incorporated into software interface of the simulator. Silicone based breast and thorax model inserted in a torso were used as physical models. Ultrasound probe and biopsy needle were integrated with location sensors and haptic feedback device. A software interface with different training scenarios was developed.
RESULTS: Compared with the existing breast biopsy simulation modalities, the main advantages of this simulation system were that the breast lesions of different types could be generated at any quadrant of the breast tissue and the lack of needle tracks originating from the previous procedures.
DISCUSSION AND CONCLUSION: A novel ultrasound based biopsy simulation system was created for breast lesions that may help to improve technical skills of trainees during the learning period of biopsy procedure. By adding other virtual anatomic and physical models, new modules for liver and renal biopsies can be added to the existing platform.

Haptik Geri Besleme Özellikli Ultrason Eşliğinde Perkütan Meme Biyopsisi Simülatörü

GİRİŞ ve AMAÇ: Meme kanseri dünyada kadınlar arasında en önde gelen kanser tipi olup özellikle gelişmekte olan ülkelerde vaka sayılarında artış gözlenmektedir. Diğer görüntüleme tekniklerinin yanı sıra ultrason eşliğinde yapılan meme biyopsileri kesin tanı koyulabilmesi amacıyla uygulanmaktadır. Bu işlem iki boyutlu ultrason görüntüsü ile biyopsi iğnesinin takibinin el göz koordinasyonu ile yapılabilmesini gerektirir.
YÖNTEM ve GEREÇLER: Ultrason biyopsi simülatörü sanal gerçekliği, fiziksel objeleri, konum sensörler verilerini, haptik geri besleme verilerini ve senaryoları birleştirmektedir. Simülatörün yazılım ara yüzüne puanlama sistemi de eklendi. Bir torso içine yerleştirilmiş silikon bazlı meme ve toraks modeli fiziksel model olarak kullanıldı. Ultrason probu ve biyopsi iğnesi konum sensörleri ve haptik geri besleme ünitesiyle entegre edildi. Birçok senaryoyu içeren kullanıcı ara yüzü oluşturuldu.
BULGULAR: Mevcut meme biyopsisi simülasyon sistemleri ile karşılaştırıldığında bu sistemin avantajları memede değişik tipte lezyonların farklı kadranlarda oluşturulabilmesi ve daha önceki eğitimlerden herhangi bir iğne trasesinin görülmemesidir.
TARTIŞMA ve SONUÇ: Meme biyopsi işlemi konusunda eğitim alanların teknik becerilerini arttırmak amaçlı yeni bir ultrason bazlı meme biyopsisi simülatörü geliştirilmiştir. Bu platforma sanal anatomik ve fiziksel modeller eklenerek ultrason destekli karaciğer ve böbrek biyopsisi modülleri de oluşturulabilir.