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WORKSHOP ROBOT 2009
CISOBOT: ROBOT ASISTENTE DOTADO CON INTERFACE CISOBOT: ROBOT ASISTENTE DOTADO CON INTERFACE INTELIGENTE BASADO EN MODELOS DE MANIOBRAS INTELIGENTE BASADO EN MODELOS DE MANIOBRAS
QUIRÚRGICASQUIRÚRGICASGrupo de Robótica Médica de la Universidad de Málaga
Dpto. Ingeniería de Sistemas y Automáticahttp://www.isa.uma.es
Universidad de Málaga (España)
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WORKSHOP ROBOT 2009
Automatización de tareas quirúrgicas
Sistemas tolerantes a fallos
Robots camarógrafos
Robots semi-autónomos
Sistemas tele-robóticos
Nivel 1
Nivel 2
TIPOS DE ROBOTS QUIRÚRGICOSTIPOS DE ROBOTS QUIRÚRGICOS
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WORKSHOP ROBOT 2009
Pruebas clínicasPruebas clínicasPruebas con Pruebas con animalesanimales
20022002 20042004 20062006 2009200919981998
InicioInicioTransferencia de Transferencia de tecnologíatecnología
Producto Producto comercialcomercial
ANTECEDENTESANTECEDENTES
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WORKSHOP ROBOT 2009
INTERVENCIÓN CON EL ERMINTERVENCIÓN CON EL ERM
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WORKSHOP ROBOT 2009
Tiempo de operación:– Muestra insuficiente.
– Influencia del tiempo de aprendizaje del cirujano.
Decremento del número de veces que se extrae la óptica para su limpieza.
Sistema de reconocimiento de voz:– Error de reconocimiento elevado (No reconoce el comando a la primera un 10%
de las veces).
– Influencia del tiempo de aprendizaje del cirujano.
– Mejoras: algoritmo de reconocimiento y metodología de entrenamiento.
Datos subjetivos:– Mejora de la estabilidad de la imagen.
– Decremento del nivel de cansancio del cirujano
RESULTADOS DE LOS ENSAYOS CLÍNICOSRESULTADOS DE LOS ENSAYOS CLÍNICOS
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WORKSHOP ROBOT 2009
Robot asistente de dos brazosRobot asistente de dos brazos
Cirujano y herramientas con Cirujano y herramientas con marcas pasivasmarcas pasivas
ComputadorComputador
QuirófanoQuirófano
HerramientHerramienta quirúrgicaa quirúrgica
CirujanoCirujano
Sensor de Sensor de seguimiento 3Dseguimiento 3D
NUEVA PROPUESTA: CISOBOTNUEVA PROPUESTA: CISOBOT
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WORKSHOP ROBOT 2009
OBJETIVOS CONCRETOSOBJETIVOS CONCRETOS
Establecer las tareas que puede realizar un sistema robótico dotado de dos brazos de forma automática o semiautomática.
– Establecer modelos para los distintos tipos de intervenciones.
Diseño de algoritmos para el guiado automático de instrumental quirúrgico en procedimientos de cirugía laparoscópica y que interaccione con el cirujano.
– Problema de la coordinación persona-máquina.
Definir e implantar una arquitectura con sistema supervisor con capacidad de realizar diagnosis a distintos niveles.
– Detección de fallos y control tolerante a fallos.
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WORKSHOP ROBOT 2009
ESQUEMA ESQUEMA FUNCIONALFUNCIONAL
Imagen
BRAZOS ROBÓTICOSBRAZOS ROBÓTICOSControl de MovimientosControl de Movimientos
CIRUJANOCIRUJANO
PACIENTEPACIENTE
VISIÓNVISIÓNProcesamiento de Procesamiento de
la imagenla imagen
MODELO DEL MODELO DEL OPERADOROPERADOR
INTERFAZ DE USUARIOINTERFAZ DE USUARIO
Maniobra Actual
Posición y Orientación
InteracciónPaciente-Instrumento
InteracciónPaciente-Endoscopio
Ord
en d
e M
ovim
ient
o
Comando de Voz
Movimiento del Instrumental del Cirujano
Tipo de Herramienta
TRACKING 3DTRACKING 3DRECONOCEDOR RECONOCEDOR DE VOZDE VOZ
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MODELO DEL OPERADORMODELO DEL OPERADOR
DesplazamientoDesplazamiento
CerrarCerrar
AbrirAbrir
ExtraerExtraer
IntroducirIntroducir
PivotarPivotar
Cerrar-ExtraerCerrar-Extraer
Cerrar-IntroducirCerrar-Introducir
Cerrar-PivotarCerrar-Pivotar
Introducir-AbrirIntroducir-Abrir
Introducir-PivotarIntroducir-Pivotar
Pivotar-AbrirPivotar-Abrir
PivotarPivotar
ExtraerExtraer
IntroducirIntroducir
GirarGirar
Acciones básicasAcciones básicas
ManiobraManiobra IntervenciónIntervención
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WORKSHOP ROBOT 2009
EJEMPLO DE RECONOCIMIENTO DE UNA EJEMPLO DE RECONOCIMIENTO DE UNA MANIOBRA MANIOBRA
FuerzaFuerza
VelocidadVelocidad
Acción 1Acción 1 Acción 2Acción 2 Acción 3Acción 3
TiempoTiempo
TiempoTiempo
AccionesAcciones ManiobraManiobra ProtocoloProtocolo1. DESPLAZAR1. DESPLAZAR2.2.CERRAR- EXTRAERCERRAR- EXTRAER3.3.ABRIR - MOVERABRIR - MOVER
1. LEVANTAR 1. LEVANTAR HÍGADOHÍGADO
TERCER PASO DE TERCER PASO DE LA INTERVENCIÓNLA INTERVENCIÓN
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4 Grados de 4 Grados de LibertadLibertad
Capa SuperiorCapa Superior Capa InferiorCapa Inferior
MODELO DE LA INTERVENCIÓNMODELO DE LA INTERVENCIÓN
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Proceso Off-lineProceso Off-lineMODULO DE MODULO DE
ENTRENAMIENTO ENTRENAMIENTO DE MANIOBRASDE MANIOBRAS
LIBRERÍA DE LIBRERÍA DE MODELOS DE MODELOS DE MANIOBRASMANIOBRAS
Proceso On-lineProceso On-lineMODULO DE MODULO DE
RECONOCIMIENTO RECONOCIMIENTO DE MANIOBRASDE MANIOBRAS
MODULO DE MODULO DE ACQUISICIÓN ACQUISICIÓN DE DATOS Y DE DATOS Y CODIFICADOCODIFICADO
LIBRERÍA DE MANIOBRASLIBRERÍA DE MANIOBRAS
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1800
1900
2000
2100
2200
2300
-250
-200
-150
-100
-50-300
-200
-100
0
100
200
300
400
x (mm)y (mm)
z (m
m)
Extremo de la Extremo de la herramienta herramienta
FulcroFulcro
ManoMano Tabla 1. Maniobras AisladasTabla 1. Maniobras Aisladas
TrayectoriaTrayectoria % Respuesta correcta % Respuesta correcta real (100 real (100 ensayosensayos / /
maniobramaniobra))
CIRCULO 98.35 %
CUADRADO 100.00 %
TRIANGULO 95.87 %
TablA 2. ProtocolosTablA 2. Protocolos
TrayectoriasTrayectorias % Respuesta % Respuesta correcta ideal (50 correcta ideal (50
ensayos ensayos /protocolo)/protocolo)
% Respuesta % Respuesta corecta real (50 corecta real (50
ensayos / ensayos / protocolo)protocolo)
90.39 % 85.00 %
91.20 % 82.50 %
94.29 % 81.00 %
RESULTADOS EN RECONOCIMIENTO DE RESULTADOS EN RECONOCIMIENTO DE MANIOBRASMANIOBRAS
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WORKSHOP ROBOT 2009
Desarrollando un robot semi-autónomo para cirugía mínimamente invasiva.
Basado en la experiencia previa de un robot camarógrafo que ha sido licenciado y se encuentra en explotación comercial.
Resultado concreto: Sistema de reconocimiento de maniobras probado in-vitro HERRAMIENTAA
DICIONAL
TORRE DE LAPAROSCOPIA
SENSOR 3D POLARIS
HERRAMIENTA CON MARCAS
PARA EL SEGUIMIENTO
CONCLUSIONESCONCLUSIONES
ENDOSCOPIO
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Contacto: Víctor F. Muñoz Martínez.Contacto: Víctor F. Muñoz Martínez.E-mail: [email protected]: [email protected]
