Evoluzione della simulazione in neurochirurgia: tecnologie sensoristiche e feedback aptico

This thesis analyzes the evolution of simulation in neurosurgery, with particular attention to sensor technologies and haptic feedback systems. NeuroTouch is used as the main case study to follow the process that allows the movement of the operator’s hand to be transformed into a force that can actually be perceived. The work starts from the construction of the virtual environment based on clinical data and then focuses on movement acquisition through sensors, the reconstruction of the position and orientation of the instrument, and the detection of contact with the virtual tissue. It also describes how the biomechanical model is used to calculate tissue deformation and reaction forces, and how these forces are finally converted into commands for the actuators and returned to the user’s hand. The aim is to show how mechanical, electronic and software components work together to make an interaction taking place inside a virtual environment physically perceivable.

Questa tesi analizza l’evoluzione della simulazione in neurochirurgia, con particolare attenzione alla sensoristica e ai sistemi di feedback aptico. Il NeuroTouch viene utilizzato come principale caso di studio per seguire il processo che permette di trasformare il movimento della mano dell’operatore in una forza realmente percepibile. Il lavoro parte dalla costruzione dello scenario virtuale a partire dai dati clinici e analizza poi l’acquisizione del movimento tramite sensori, la ricostruzione della posizione e dell’orientamento dello strumento e il rilevamento del contatto con il tessuto virtuale. Viene inoltre descritto come il modello biomeccanico permetta di calcolare la deformazione e la forza di reazione del tessuto e come questa forza venga infine trasformata in un comando per gli attuatori e restituita alla mano dell’utente. L’obiettivo è mostrare come componenti meccaniche, elettroniche e software lavorino insieme per rendere percepibile un’interazione che avviene all’interno di un ambiente virtuale.