Améliorer le traitement de la maladie rétinienne grâce à LabVIEW FPGA et à l’acquisition de données intelligente
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Le système PASCAL d’OptiMedica utilise NI LabVIEW FPGA et la carte NI PCI-7833R pour améliorer le traitement de photocoagulation laser pan-rétinienne.
Author(s):
Michael W. Wiltberger - OptiMedica Corporation
Industry:
Medical/ Medical Instrumentation
Products:
Data Acquisition, LabVIEW, PXI/CompactPCI, Reconfigurable I/O
The Challenge:
Développer un système de haute précision capable d’utiliser des motifs pour automatiser l’émission d’impulsions laser, afin de traiter la maladie rétinienne.
The Solution:
Utiliser NI LabVIEW FPGA et du matériel intelligent d’acquisition de données (DAQ) pour déployer un contrôleur pour le photocoagulateur PASCAL (laser à balayage de motifs) innovant.
"Grâce à la technologie LabVIEW FPGA, nous avons pu automatiser ce processus éprouvé, pour gagner en vitesse et en fiabilité."
Les méthodes traditionnelles de photocoagulation laser pan-rétinienne pour le traitement des maladies rétiniennes provoquées par le diabète ont lentement évolué depuis les 35 dernières années. La photocoagulation laser implique la destruction contrôlée du pourtour de la rétine, grâce à des impulsions laser ciblées. Même si ce type de traitement a prouvé son efficacité, avec une diminution des risques de perte de vision pouvant atteindre 50%, il peut s’avérer particulièrement fastidieux, à la fois pour les patients et pour les médecins. Les ophtalmologistes ne peuvent émettre qu’une radiation à la fois et le traitement peut en nécessiter jusqu’à 2000. Un programme de traitement complet nécessite typiquement de deux à quatre séances de 12 à 15 minutes chacune.
La société OptiMedica est spécialisée dans la conception de dispositifs médicaux qui aident les ophtalmologistes à améliorer le traitement de la maladie rétinienne. Nous avons conçu le photocoagulateur PASCAL comme un système laser à balayage de motifs entièrement intégré qui fournit des performances notablement améliorées pour les médecins qui administrent le traitement, ainsi qu’une expérience thérapeutique avancée pour le patient. Chez OptiMedica, nous sommes des utilisateurs expérimentés du logiciel National Instruments LabVIEW et nous avons décidé d’utiliser LabVIEW FPGA et une carte DAQ intelligente de la Série R au lieu d’une solution matérielle personnalisée pour le photocoagulateur PASCAL.Une unique carte DAQ intelligente PCI-7833R de National Instruments contrôle le système entier. Le déterminisme matériel de la NI PCI-7833R permet un balayage rétinien plus rapide, ce qui diminue sensiblement le nombre de consultations du patient.Avec une seule plate-forme de développement graphique, nous avons été capables de concevoir et de prototyper rapidement et efficacement la machine, grâce à du matériel PXI personnalisable et clés en main, en plus de faire une démonstration probante aux investisseurs potentiels. Puisque le prototype a si bien respecté nos exigences, nous savions que la plate-forme LabVIEW de conception graphique de systèmes nous procurerait une voie facile de déploiement du système final sur du matériel PCI à l’acquisition de données intelligente.
L’utilisation d’un FPGA dans cette application fournit la fiabilité d’une solution matérielle qui ne nécessite pas le même niveau de révision de codeque les systèmes basés processeur pour l’obtention de l’approbation de la
FDA. La décision d’utiliser du silicium programmable plutôt qu’une puce
ASIC prédéfinie a également réduit notre durée de développement de 30%.
Un autre avantage est la capacité d’ajouter des fonctionnalités ultérieurement
et d’étendre ou de personnaliser facilement le système si nécessaire.
Le photocoagulateur PASCAL bénéficie pleinement de l’avantage d’un cadencement ou d’un déclenchement précis, que l’on peut atteindre grâce à du matériel DAQ intelligent de la Série R. Avec les méthodes de photocoagulation laser de la rétine, le médecin utilise une manette de commande et une pédale pour émettre des impulsions laser uniques de 100 millisecondes en direction des vaisseaux sanguins du pourtour de la rétine. Nous avons découvert que l’émission automatique de nombreuses impulsions plus brèves, plutôt qu’une série de lésions placées manuellement, permet d’améliorer la précision et la sécurité. De plus, le système PASCAL réduit fortement le risque d’application par inadvertance du traitement à la fovéa, ce qui peut provoquer une perte de vision localisée ; les médecins qui utilisent les méthodes conventionnelles de photocoagulation doivent tenter d’éviter manuellement cette zone critique de la vision centrale. En programmant en LabVIEW FPGA, nous avons pu faire varier le cadencement et la puissance de chaque impulsion pour optimiser la vitesse et la précision, tout en protégeant la fovéa en créant des motifs comprenant des zones d’exclusion de la fovéa intégrées. En diminuant la durée de l’impulsion laser de 100 millisecondes à seulement 10 millisecondes, puis ensuite en automatisant les multiples points d’impact à chaque pression de la pédale, le système PASCAL réduit considérablement la durée globale du processus, ainsi que la part d’inconfort ressenti par le patient.
À partir du panneau de configuration principal, un écran LCD tactile est utilisé pour sélectionner l’un des types de motifs prédéterminés et administrer jusqu’à 25 points d’impact à la fois. Tous les équipements sont très similaires à la photocoagulation conventionnelle à un seul impact, grâce à une manettemécanique et à une pédale, ce qui minimise ainsi la formation des médecins.Une fois le motif sélectionné, un faisceau rouge particulier est utilisé pour viser et visualiser le placement avant l’émission. L’interface tactile est également utilisée pour la sélection des différents paramètres, telle que l’intensité du faisceau de visée, la puissance du traitement laser, la durée d’exposition, l’état du système et son interruption. Parce que chaque motif et chaque importance d’impulsion sont prévisibles, la photocoagulation PASCAL est une façon plus précise de répartir uniformément les points d’impact à motifs, ce qui augmente également la reproductibilité des résultats de chaque traitement.
La photocoagulation est un processus éprouvé qui a été administré manuellement depuis de nombreuses années pour améliorer la vie des patients souffrant de rétinopathie diabétique. Grâce à la technologie LabVIEW FPGA, nous avons pu automatiser ce processus éprouvé, pour gagner en vitesse et en fiabilité. Le photocoagulateur PASCAL réduit avec succès la durée du traitement, ainsi que l’inconfort du patient. Il peut également diminuer la durée des séances de traitement, diminuant ainsi les coûts pour les médecins et les patients et le rendant particulièrementpopulaire parmi les utilisateurs principaux.
Décembre 2006
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