Are the surgeon’s movements repeatable? An analysis of the feasibility and expediency of implementing support procedures guiding the surgical tools and increasing motion accuracy during the performance of stereotypical movements by the surgeon
Ładowanie...
Data
2014
Tytuł czasopisma
ISSN czasopisma
Tytuł tomu
Wydawca
Abstrakt
The developments in surgical robotics suggest that it will be possible to entrust surgical robots with a wider range of tasks. So far, it has not been possible to automate the surgery procedures related to soft tissue. Thus, the objective of the conducted
studies was to confirm the hypothesis that the surgery telemanipulator can be equipped with certain routines supporting the surgeon in leading the surgical tools and increasing
motion accuracy during stereotypical movements. As the first step in facilitating the surgery, an algorithm will be developed which will concurrently provide automation and allow the surgeon to maintain full control over the slave robot. The algorithm
will assist the surgeon in performing typical movement sequences. This kind of support must, however, be preceded by determining the reference points for accurately defining
the position of the stitched tissue. It is in relation to these points that the tool’s trajectory will be created, along which the master manipulator will guide the surgeon’s hand. The paper presents the first stage, concerning the selection of movements
for which the support algorithm will be used. The work also contains an analysis of surgical movement repeatability. The suturing movement was investigated in detail by experimental research in order to determine motion repeatability and verify the position of the stitched tissue. Tool trajectory was determined by a motion capture stereovision system. The study has demonstrated that the suturing movement could be considered as repeatable; however, the trajectories performed by different surgeons exhibit some individual characteristics.
Rozwój robotów chirurgicznych wskazuje, że będzie można powierzać im coraz większą gamę zadań. W chirurgii miękkiej do tej pory nie było możliwe automatyzowanie procesów chirurgicznych. Dlatego też prowadzone badania miały na celu potwierdzenie tezy, że telemanipulatory chirurgiczne mogą zostać wyposażone w pewne procedury wspomagające chirurga. Pierwszym krokiem w celu ułatwienia pracy chirurga będzie stworzenie takiego algorytmu sterowania, który potrafiłby jednocześnie zapewnić automatyzację i utrzymać pełną kontrolę chirurga nad manipulatorem. Algorytm ten będzie polegał na wspomaganiu operatorów telemanipulatorów podczas wykonywania typowych sekwencji ruchów. Takie sekwencje można nazwać stereotypami ruchowymi. Wspomaganie to musi być jednak poprzedzone etapem definiowania punktów referencyjnych określających dokładnie położenie operowanego (szytego) fragmentu. To względem tych punktów zostanie następnie określona trajektoria, po której zadajnik telemanipulatora będzie prowadził rękę chirurga. Artykuł przedstawia pierwszy etap prac polegający na wytypowaniu ruchów, dla których będzie zastosowany algorytm. Została również zamieszczona analiza ruchów chirurgicznych pod kątem ich powtarzalności. Dla ruchu szycia zostały przeprowadzone szczegółowe badania eksperymentalne umożliwiające określenie powtarzalności ruchu oraz weryfikujące sposób określenia położenia tkanki szytej. Trajektoria narzędzia była określana metodą stereowizji. Badania pokazują, że ruch szycia może być uznany za powtarzalny, chociaż trajektoria realizowana przez różnych chirurgów wykazuje pewne cechy indywidualne. Badania dodatkowo wskazały na możliwość wykorzystania opracowywanych procedur do procesu nauczania chirurgów.
Rozwój robotów chirurgicznych wskazuje, że będzie można powierzać im coraz większą gamę zadań. W chirurgii miękkiej do tej pory nie było możliwe automatyzowanie procesów chirurgicznych. Dlatego też prowadzone badania miały na celu potwierdzenie tezy, że telemanipulatory chirurgiczne mogą zostać wyposażone w pewne procedury wspomagające chirurga. Pierwszym krokiem w celu ułatwienia pracy chirurga będzie stworzenie takiego algorytmu sterowania, który potrafiłby jednocześnie zapewnić automatyzację i utrzymać pełną kontrolę chirurga nad manipulatorem. Algorytm ten będzie polegał na wspomaganiu operatorów telemanipulatorów podczas wykonywania typowych sekwencji ruchów. Takie sekwencje można nazwać stereotypami ruchowymi. Wspomaganie to musi być jednak poprzedzone etapem definiowania punktów referencyjnych określających dokładnie położenie operowanego (szytego) fragmentu. To względem tych punktów zostanie następnie określona trajektoria, po której zadajnik telemanipulatora będzie prowadził rękę chirurga. Artykuł przedstawia pierwszy etap prac polegający na wytypowaniu ruchów, dla których będzie zastosowany algorytm. Została również zamieszczona analiza ruchów chirurgicznych pod kątem ich powtarzalności. Dla ruchu szycia zostały przeprowadzone szczegółowe badania eksperymentalne umożliwiające określenie powtarzalności ruchu oraz weryfikujące sposób określenia położenia tkanki szytej. Trajektoria narzędzia była określana metodą stereowizji. Badania pokazują, że ruch szycia może być uznany za powtarzalny, chociaż trajektoria realizowana przez różnych chirurgów wykazuje pewne cechy indywidualne. Badania dodatkowo wskazały na możliwość wykorzystania opracowywanych procedur do procesu nauczania chirurgów.
Opis
Słowa kluczowe
surgical robots, surgeon’s movements repeatability, roboty chirurgiczne, powtarzalność ruchów chirurga, chirurgia miękka, automatyzowanie procesów chirurgicznych
Cytowanie
Kardiochirurgia i Torakochirurgia Polska, Vol.11 nr 1, s. 90-101