BR112012025516A2 - sistema cirúrgico robotizado com controle aperfeiçoado - Google Patents

Abstract

sistema cirúrgico robotizado com controle aperfeiçoado sistema cirúrgico robotizado (10) compreendendo pelo menos um braço robótico (11) que atua sob o controle de um console de controle (12) que se destina ao cirurgião. o console (12) compreende um sistema rastreador ocular (21) para detectar a direção do olhar do cirurgião e para a introdução de comandos de acordo com as instruções do olhar detectado. o console (22) compreende, vantajosamente ,uma tela (23) com pelo menos uma zona (23) para visualização do campo operatório e, entre os comandos que podem ser realizados dependendo da direção do olhar , encontra-se vantajosamente um comando automático para habilitação ou desabilitação do movimento de um braço robótico (11) quando a direção do olhar detectada recair dentro ou fora da dita zona (23) da tela.

Description

CIRÚRGICO ROBOTIZADO COM CONTROLE APERFEIÇOADO

A presente invenção se refere a um sistema cirúrgico robotizado, especificamente para minioperações invasivas, tais como, endoscopias.

Na técnica anterior foram propostos sistemas robotizados para realização de operações cirúrgicas, especificamente operações laparoscópicas. Esses sistemas robotizados compreendem um ou mais braços robóticos que são controlados por um cirurgião através de um console especial. O dito console compreende, de modo geral, uma tela de televisão, na qual as imagens do campo operatório (normalmente gravadas por meio de uma telecâmera endoscópica) são mostradas além de manipuladores apropriados, por meio dos quais, o cirurgião executa os movimentos dos braços robóticos. Os manipuladores podem ser do tipo reativo de tal modo que o cirurgião também possa sentir com as mãos as forças exercidas pelos instrumentos cirúrgicos robotizados sobre os tecidos do paciente.

Normalmente, um dos braços robóticos desloca a telecâmera de modo que o cirurgião é capaz de variar o seu ângulo de visão durante a operação, enquanto um ou mais braços robóticos movem os instrumentos de operação (pinças, tesouras, bisturis, aspiradores, etc.) com os quais o cirurgião executa a operação pretendida.

Ainda é um pouco complicado para o cirurgião controlar o sistema devido ao número de controles disponíveis e vários parâmetros de funcionamento os quais devem ser supervisionados pelo cirurgião. Além do movimento dos braços robóticos, o cirurgião também deve operar os instrumentos cirúrgicos montados nos braços (por exemplo, controle da abertura e do fechamento das pinças ou tesouras) e controlar a lente da telecâmera, de modo a ter imagens mais próximas ou mais distantes do campo operatório, conforme necessário, em qualquer dado momento.

Frequentemente, enquanto o cirurgião olha para a imagem mostrada pela telecâmera o mesmo deve operar simultaneamente os dois braços robóticos com os instrumentos cirúrgicos, de modo que ambas as mãos estão ocupadas controlando os manipuladores correspondentes.

Isso impede que o cirurgião seja capaz de usar outras funções do sistema, a menos que ele retire uma de suas mãos dos controles dos implementos cirúrgicos.

Também vêm sendo propostos sistemas onde determinadas funções podem ser ativadas utilizando os pedais ou dispositivos de controle adicionais fornecidos nos manipuladores, de modo que os mesmos possam ser operados com um dedo, sem a necessidade de soltar o manipulador propriamente. Todos esses sistemas, no entanto, frequentemente não são intuitivos e, em qualquer caso, desviam a atenção do cirurgião quando da execução de uma manobra precisa com os manipuladores cirúrgicos.

Um problema adicional é que a atenção do cirurgião, por um motivo ou outro (por exemplo, a fim de executar as funções adicionais ou visualizar os parâmetros de operação mostrados no console ou em outros instrumentos fora do campo operatório) , pode ser desviada da tela do campo operatório. Nessas condições, o cirurgião pode não detectar movimentos incorretos ou perigosos dos instrumentos cirúrgicos robotizados, os quais podem também ser involuntariamente realizados pelo cirurgião enquanto segura os manipuladores.

A fim de evitar tais situações foi proposto o uso de um pedal que o cirurgião precisa operar para ativar/desativar o movimento dos robôs, de modo a ser capaz de desativar o movimento antes de retirar suas mãos dos manipuladores e dirigir sua atenção para longe do campo operatório. A operação desse pedal na hora certa dependerá do cirurgião.

O objetivo principal da presente invenção consiste em proporcionar um sistema cirúrgico robotizado e um método de controle que permitem um controle melhor e mais seguro pelo cirurgião, assim garantindo, entre outras coisas, melhor segurança operacional do sistema.

Tendo em vista este objetivo, a ideia proposta nessa invenção é a de proporcionar um sistema cirúrgico robotizado compreendendo pelo menos um braço robótico que atua sob o controle de um sistema de controle destinado ao cirurgião, caracterizado pelo fato de que o console compreende um sistema rastreador ocular para detectar a direção do olhar do cirurgião e para acionar os comandos dependendo da direção do olhar detectado.

Uma ideia adicional de acordo com a invenção é a de proporcionar um método para controle de um sistema cirúrgico robotizado compreendendo, pelo menos, um braço robótico que atua sob o controle de um console de controle destinado ao cirurgião, no qual a direção do olhar do cirurgião é detectada e funções do sistema cirúrgico são controladas dependendo da direção do olhar.

A fim de ilustrar de forma mais clara os princípios inovadores da presente invenção e as suas vantagens comparadas com a técnica anterior, um exemplo de concretização da aplicação destes princípios será descrito a seguir, com o auxílio dos desenhos anexos.

Nos desenhos:

- A figura 1 mostra uma vista esquemática de um sistema cirúrgico de acordo com a invenção;

- A figura 2 mostra o diagrama de blocos do sistema de acordo com a invenção.

Com referência às figuras, a figura 1 mostra, de forma esquemática, um sistema cirúrqico robotizado, indicado geralmente por 10, fornecido de acordo com a invenção.

O sistema 10 compreende, pelo menos, um braço robótico que atua sob controle de um console de controle 12 e operado pelo cirurgião o qual se encontra, por exemplo, em uma posição de trabalho confortável. 0 console pode ser também montado sobre rodas, de modo a ser facilmente deslocado.

braço robótico deverá ser do tipo substancialmente conhecido e adequado para esta utilização específica. No sistema 10 mostrado no presente documento os braços robóticos são em número de três, embora um número diferente possa ser facilmente utilizado.

O braço robótico (ou cada braço robótico) termina em uma garra que é capaz de suportar e operar um instrumento cirúrgico para o uso em um paciente 13. Esse instrumento será geralmente um instrumento conhecido para operações endoscópicas e, especificamente, laparoscópicas. Um dos instrumentos é vantajosamente uma telecâmera 14 que registra o campo operatório (neste caso especificamente, o interior do paciente), ao passo que os outros instrumentos podem ser instrumentos cirúrgicos apropriadamente conhecidos 15, 16 (com pinças, aspiradores, bisturis, etc.) . Os braços robóticos, os instrumentos e os acionadores para manobra dos instrumentos não serão descritos e ilustrados adicionalmente no presente documento, uma vez que são conhecidos e podem ser facilmente imaginados por um versado na técnica. As operações cirúrgicas possíveis com esse sistema, assim como os métodos para a sua execução também não serão descritos adicionalmente no presente documento, uma vez que podem ser facilmente imaginados por uma pessoa versada na técnica.

Os braços robóticos são operados por uma unidade de controle eletrônico adequada e conhecida 30, de modo a executar os movimentos inseridos através do console 12. A unidade 30 receberá os comandos de movimento de alto nível (por exemplo, a posição e a inclinação desejadas do instrumento suportado pelo robô) e os executará, convertendo os mesmos nas sequências de sinal correspondentes a serem enviadas aos motores individuais das articulações do braço robótico. Os braços robóticos também podem ser providos com sensores de força conhecidos, utilizados tanto pela unidade 30 para evitar danos devido à colisão do braço com objetos no espaço de trabalho, quanto de modo a fornecer feedback adequado ao operador do console, como será esclarecido a seguir. As conexões entre o console e a unidade de controle dos robôs podem ser vantajosamente do tipo de fibra óptica, a fim de reduzir a possibilidade de interferência com os sinais transmitidos.

Os braços robóticos e sistemas de controle adequados são descritos, por exemplo, nos W02007/088208, W02008/049898 e W02007/088206.

A fim de realizar os movimentos dos instrumentos cirúrgicos, o console pode compreender, vantajosamente, um par de manipuladores conhecidos 17, 18 que podem ser seguros pelo cirurgião, sendo seus movimentos adequadamente reproduzidos pelos instrumentos cirúrgicos, por meio do movimento dos braços robóticos 11. Vantajosamente, os manipuladores podem ser do tipo reativo conhecido (ou seja, com uma interface táctil que proporciona um movimento ponderado e sensores táteis) de tal modo que o cirurgião também é capaz de sentir, nos manipuladores, as forças exercidas pelos instrumentos cirúrgicos robotizados nos tecidos dos pacientes. As interfaces táteis adequadas são bem conhecidas no campo da cirurgia endoscópica robotizada.

Normalmente, cada manipulador irá operar um braço robótico. Vantajosamente, no caso de mais de dois braços, um controle será provido no console, de modo a ser capaz de atribuir, conforme necessário, cada manipulador a um braço robótico desejado, como será explicado mais adiante. Um teclado 19 e outro dispositivo de inserção de comando, por exemplo, também compreendendo um dispositivo de pedal 20, podem ser considerados. O dispositivo 20 pode compreender um ou mais pedais para ativação, por exemplo, do fornecimento de energia para instrumentos monopolares e bipolares, as funções de irrigação e aspiração, caso previstas para um instrumento específico, etc.

O console 12 também compreende um sistema rastreador do movimento ocular 21 ou assim chamado rastreador ocular para detecção da direção do olhar do cirurgião na direção do console e para controle do sistema cirúrgico também dependente da detecção da direção do olhar. Deste modo, o cirurgião pode controlar as funções do sistema por meio do movimento dos olhos.

Vantajosamente, o console inclui uma tela de video 22, com pelo menos uma zona 23 para mostrar uma visão do campo operatório. Essa visão é provida pela telecâmera 14, que pode ser suplementada (por exemplo, de modo a fornecer ao cirurgião informações adicionais e/ou melhorar sua compreensão do campo operatório), com imagens artificiais geradas por um sistema computadorizado 24, conhecido propriamente, para gerenciamento do console, o que será ainda descrito a seguir.

Como se tornará claro a seguir, o sistema computadorizado 24 gera e controla uma interface homemmáquina (HMI) que permite ao cirurgião interagir com o sistema cirúrgico.

Para uma visualização bidimensional convencional, a imagem fornecida pelo endoscópio pode ser diretamente visualizada na tela 22.

Vantajosamente, no entanto, pode ser previsto um sistema tridimensional para a visualização do campo operatório. Nesse caso, a telecâmera 14 pode ser de um tipo estereoscópico conhecido, que fornece sinais adequados 25, 26 representando duas imagens diferentes à direita e à esquerda que são registradas espacialmente em compensação. Os sinais 25, 26 são processados por um dispositivo eletrônico 27, de modo que a imagem tridimensional possa ser mostrada ao cirurgião por meio de um sistema de visualização estereoscópica.

Dentre os vários sistemas de visualização estereoscópica conhecidos, foi verificado que um sistema de filtro polarizado é especificamente vantajoso; nesse sistema o dispositivo eletrônico 27 inclui um misturador estéreo conhecido que alterna linhas das imagens à direita e à esquerda recebidas pela telecâmera de modo a mostrar as mesmas integradas na área de visualização 23 da tela. Linhas horizontais impares e pares alternadas na imagem da tela assim representam alternadamente as linhas das imagens à direita e à esquerda gravadas pela telecâmera.

Um filtro conhecido provido com dois modos de polarização diferentes para as linhas integradas pares e linhas integradas impares é provido na área 23 para a visualização de imagem integrada. A fim de visualizar a imagem, o cirurgião usa óculos 28 com as duas lentes polarizadas de modo correspondente aos dois modos de polarização do filtro na tela, de modo a direcionar o olho direito apenas nas linhas da imagem pertencendo à imagem à direita original gravada pela telecâmera, enquanto que o olho esquerdo recebe somente as linhas da imagem que pertencem à imagem à esquerda original gravada pela telecâmera.

Assim, é possível mostrar ao cirurgião a imagem tridimensional desejada do campo operatório.

Caso desejado, utilizando um procedimento semelhante, imagens estereoscópicas artificiais produzidas pelo sistema computadorizado 24 podem também ser apresentadas na forma tridimensional.

Em qualquer caso, por meio do sistema rastreador 21, é possível detectar a direção do olhar do cirurgião na direção da tela 22 e definir para qual zona da tela está olhando ou não. O emprego de um sistema de visualização tridimensional com óculos polarizados não interfere com o sistema rastreador. Além disso, óculos com lentes polarizadas para visualização tridimensional podem ser facilmente concebidos de modo a serem compatíveis com as lentes de óculos normais.

Verificou-se ser especificamente vantajoso para o sistema de rastreio enviar um comando que desativa o movimento dos braços robóticos quando for detectada a direção do olhar para fora da tela ou, pelo menos, para fora da zona da tela que reproduz o campo operatório. Deste modo é fornecido um sistema de segurança que previne a movimentação dos braços, sem supervisão direta do cirurgião.

Uma função denominada homem inativo é assim obtida para ativar o robô e mantê-lo ativado enquanto o usuário estiver olhando para a tela.

Vantajosamente, para segurança adicional, um dispositivo de controle adicional pode ser provido (por exemplo, um botão de pressão 31 sobre uma alça ou dispositivo de pedal 20) , onde é necessário o consentimento duplo para habilitar os comandos de movimento, de modo que, a fim de reativar o movimento, o cirurgião deve olhar para a imagem na tela e também fornecer um comando de autorização manual, enquanto o movimento pode ser interrompido simplesmente pelo desvio do olhar do cirurgião da imagem.

Vantajosamente, a tela 22 mostra, em adição a visão do endoscópio, também pelo menos uma parte da interface homemmáquina. O sistema computadorizado 24, que fornece a interface mostra em uma tela áreas de seleção 29 associadas aos comandos do sistema. Vantajosamente, as áreas de seleção podem ser dispostas sobre a mesma tela 22 que mostra a visão do campo operatório. Por exemplo, estas áreas de seleção podem ser dispostas na parte inferior da tela, abaixo da área 23 para visualização do campo operatório. 0 sistema rastreador calcula a direção do olhar do cirurgião e executa a seleção dos comandos associados à área de seleção quando se detecta a direção do olhar nessa área.

Os comandos associados às várias áreas de seleção podem ser de qualquer tipo considerado útil. Por exemplo, esses comandos podem ser escolhidos dentre aqueles que são frequentemente utilizados quando se realiza uma operação de cirurgia robotizada.

Verificou-se ser especificamente vantajoso (especificamente, quando o console compreende dois manipuladores de operação e mais de dois braços robóticos), se os comandos associados às áreas de seleção compreenderem os comandos que atribuem os manipuladores aos braços robóticos.

O cirurgião assim pode alternar o controle dos vários braços robóticos nos dois manipuladores, sem largar os manipuladores, porém, ao invés disso, simplesmente olhando para as áreas de seleção correspondentes. Por exemplo, o cirurgião pode passar temporariamente o controle do braço com a telecâmera a fim de modificar a visualização do campo de operatório e, em seguida, retornar rapidamente para o controle do braço robótico, com o qual estava operando.

Para segurança adicional, o console pode compreender, vantajosamente, um dispositivo para inserção de um comando especial confirmando a execução do comando associado à área de seleção visualizada. Este dispositivo pode ser vantajosamente, um botão de pressão 31, que está disposto sobre um ou ambos os manipuladores, de modo a ser pressionado, por exemplo, utilizando o polegar da mão que segura o manipulador. Assim, é possível confirmar facilmente as ações ativadas pelos olhos, através do sistema de rastreador ocular, por exemplo, a fim de selecionar um robô a ser associado ao manipulador, abertura/fechamento dos instrumentos cirúrgicos e modificação das configurações do robôque está sendo manipulado.

Outra utilização do botão de pressão pode também ser a de controlar o grau de liberdade de um movimento de rotação sobre o instrumento (se disponível).

É igualmente possível prever, vantajosamente, que o processo de designação de um robô pode ser realizado por seleção visual da imagem do novo robô que deverá ser atribuído, confirmando a seleção, por meio do botão de pressão e, em seguida, arrastando a imagem selecionada para a posição onde a imagem do robô atualmente atribuído ao controle da direita ou da esquerda é mostrado. 0 arrasto é realizado mantendo-se o botão pressionado e dirigindo o olhar para a posição do robô. De modo a finalizar a operação de arrasto, o botão de pressão deve ser liberado enquanto o olhar é mantido focado na zona previamente indicada.

O sistema rastreador ocular pode ser um de muitos tipos que são conhecidos propriamente. No entanto, um sistema rastreador ocular que se verificou ser especificamente vantajoso é um que compreende pelo menos uma telecâmera para a gravação da imagem pelo menos dos olhos do cirurgião e dispositivos para calcular a direção do olhar dependendo da imagem obtida.

Em especial, conforme mostrado esquematicamente na figura 2, o sistema rastreador 21 pode compreender duas telecâmeras 32, 33 que são dispostas ao lado uma da outra a uma distância adequada, de modo a gravar duas imagens espacialmente compensadas dos olhos do cirurgião. O dispositivo de cálculo (por exemplo, compreendendo um microprocessador adequadamente programado) presente no sistema rastreador 21 pode assim realizar uma triangulação da direção do olhar dependendo da comparação das duas imagens gravadas. Mais uma vez, vantajosamente, o sistema rastreador pode ainda compreender uma fonte de luz de infravermelha 34 para a iluminação infravermelha dos olhos, o que facilitaria a detecção dos mesmos na imagem gravada.

Vantajosamente, o sistema rastreador ocular pode ser integrado ao monitor de forma que se este for movido, o rastreador ocular pode continuar a operar corretamente.

Ainda com referência à Figura 2, um diagrama de blocos de uma forma de realização possivelmente vantajosa do console é mostrado esquematicamente. Nesta forma de realização, o sistema é dividido por uma questão de clareza em três principais blocos funcionais ou grupos.

O primeiro bloco, indicado por 40, compreende os componentes que estão envolvidos diretamente no movimento dos braços robótico. O bloco 40 contém um primeiro computador industrial 41, conhecido propriamente, fornecido com um sistema operacional em tempo real (por exemplo, RTLINUX) para a realização em um tempo predeterminado fornecido, os comandos associados ao controle dos robôs. 0 computador 41 está ligado à unidade de controle robótico (ou unidades) 30 através da rede de comunicações 42. O computador 41 recebe os comandos de movimento dos manipuladores 17 e 18, enviando os mesmos aos robôs e emitindo sinais para a operação dos dispositivos reativos 43 dos manipuladores para retorno tátil. Aqueles controles manuais que necessitam de uma resposta imediata do sistema, tais como, os pedais 20 se forem utilizados para enviar, entre outras coisas, os comandos para interrupção do movimento do robô, são também vantajosamente ligados ao computador 41.

O segundo bloco funcional, que está indicado por 44, compreende um segundo computador industrial 45 que produz e controla a interface homem-máquina (HMI) que não requer estritamente operação em tempo real. O sistema rastreador ocular 21, o teclado 19 (quando necessário) e os outros controles de interface estão conectados a esse segundo computador. O computador 45 também produz as imagens de video artificiais que serão reproduzidas na tela 22 (por exemplo, as áreas de controle visual 31) e pode controlar quaisquer funções necessárias para variar o aumento da imagem do campo operatório.

Os computadores 41 e 45 formam o sistema computadorizado 24 para controlar o console.

Os computadores 41 e 4 5 e a unidade de comando robótico 30 pode se comunicar uns com os outros através da rede 42. A aplicação da HMI gerenciada pelo computador 45 permite assim que os robôs sejam atribuídos aos manipuladores, bem como a visualização dos dados relativos a cada robô, tais como, os instrumentos atualmente montados, o estado de movimento, o estado de retorno, a posição dos sustentáculos rotacionais dos instrumentos inseridos no interior do corpo do paciente, a condição do robô, o estado da conexão robótica, quaisquer condições de emergência, etc.

terceiro bloco funcional indicado por 46 trata da reprodução das imagens na tela, proporcionando, por exemplo, a função quadro a quadro PiP (Picture-in-Picture), utilizando o sinal fornecido pela telecâmera 14 gravando o campo operatório e o sinal de imagem 47 produzido para exibir a interface ΗΜΙ. O terceiro bloco também inclui o misturador estéreo 27 para visualização tridimensional.

Vantajosamente, um monitor 22 foi concebido com duas entradas separadas para a função PiP. A principal fonte é exibida no modo de tela cheia, por exemplo, por meio de uma conexão DVI, enquanto que, ao mesmo tempo, outra entrada de video (por exemplo, uma conexão VGA) é apresentada como uma janela de inserção. A fonte principal (tela cheia) consiste de visão bidimensional ou tridimensional do endoscópio, que é recebida a partir do sistema de endoscopia. A segunda fonte vem do computador 45, que produz a interface homemmáquina (HMI).

Durante a calibração do sistema rastreador ocular 21, a visão em tela cheia pode também ser trocado dinamicamente (por exemplo, por meio de comandos em série enviados da aplicação HMI ao monitor) para o sinal de video produzido pelo computador 45.

Vantajosamente, o console também pode compreender um sistema para detecção da distância entre a tela e os olhos do cirurgião, a fim de variar o aumento da imagem do campo operatório que é mostrada na tela dependendo de uma variação da distância detectada.

Assim, o cirurgião pode realizar intuitivamente o aumento da imagem simplesmente movendo o rosto na direção da tela e, vice-versa, aumentando a área de visualização do campo operatório, reduzindo assim o aumento quando move o rosto para fora da tela.

O sistema de detecção da distância pode ser obtido de várias maneiras, propriamente conhecidas, por exemplo, utilizando dispositivos de medição de ultrassom telemétricos.

Vantajosamente, no entanto, o sistema rastreador ocular 21 pode ser utilizado, devido ao sistema de gravação estereoscópica que permite calcular, por meio de triangulação, a distância da face do cirurgião. Isso, em conjunto,a função da detecção ocular associada do sistema rastreador ocular, permite a execução de uma medição precisa da distância real do ponto de vista do cirurgião, a partir da tela.

Além de uma ampliação, o sistema também pode produzir um deslocamento de imagem, por exemplo, de modo a centrar a imagem, ou deslocar a mesma, por meio do olhar, para a direita, para a esquerda, para cima ou para baixo.

Quando o campo operatório é registrado por uma telecâmera de preferência uma telecâmera endoscópica, montada em um dos braços robóticos, verifica-se ser vantajoso que o sistema rastreador de detecção do olhar permita também o controle do movimento dessa telecâmera.

Quando essa função é ativada (por exemplo, introduzindo, por meio de uma seleção visual de uma área adequada 29, o comando de ativação associado), o movimento dos olhos sobre a imagem do campo operatório causa o movimento do braço robótico, de modo a deslocar, e, vantajosamente, centrar na tela, a zona focada. O controle do movimento real da telecâmera também pode ser realizado somente após calcar um pedal de confirmação ou botão de pressão, tal como descrito anteriormente no presente documento. Desse modo, o cirurgião tem a liberdade de mover seus olhos sobre a imagem sem deslocamento do quadro de visualização, a menos que o pedal de confirmação ou botão de pressão seja simultaneamente pressionado. Se as funções de movimento e de aumento descritas acima forem combinadas, o sistema torna muito fácil o controle dos movimentos do olhar deslocando-se do quadro de visualização na tela, enquanto os movimentos dos olhos na direção ou fora da tela aumentam ou diminuem a imagem mostrada.

Quando a visualização tridimensional do campo operatório for utilizada o sistema de detecção à distância também poderá ser usado para sinalizar ao cirurgião quando ele estiver dentro da faixa de distância ótima da tela.

De fato, de modo geral os sistemas tridimensionais apresentam um intervalo de distância ótimo a partir da tela onde o efeito tridimensional é melhor.

Além disso, a combinação do sistema tridimensional e do rastreador ocular impõe certas limitações no que diz respeito à posição e à distância a partir da tela, ditas limitações dependendo da posição do cirurgião, do rastreador e do dispositivo de visualização.

A aplicação da HMI do console pode ser ajustada de modo a indicar ao cirurgião, por meio de vários sistemas acústicos e/ou ópticos conhecidos quando o mesmo estiver situado na posição ótima em relação à tela. Além disso, também é possível proporcionar uma função que indique se a distância em relação ao rastreador ocular é adequada. Quando o sistema tridimensional e o rastreador ocular são empregados em conjunto, o espaço de trabalho adequado pode ser o mesmo para ambos e o mesmo indicador pode realizar ambas as funções.

A área de trabalho do rastreador ocular 21 será geralmente escolhida de modo a ser muito maior que aquela para visualização ótima da imagem tridimensional. Por exemplo, foi verificado que uma faixa operacional do rastreador situada entre 40 e 75 cm é vantajosa, com a possibilidade de controlar os olhos dentro de um ângulo vertical de +30° e -10°. A visualização tridimensional ótima é obtida a 60-70 cm da tela (neste intervalo, as informações serão perfeitamente diferenciadas entre o olho direito e o olho esquerdo) e, portanto, se encontram bem dentro da zona de operação do rastreador. No entanto, será ainda possível a visualização tridimensional fora dessa faixa, desde que o cirurgião respeite o limite vertical. Em um ponto além da extremidade superior e da extremidade inferior da tela a tridimensionalidade é perdida.

Neste ponto, fica claro o modo como os objetivos predefinidos foram atingidos. Utilizando o sistema de controle e o processo descritos acima é possível controlar

os braços	robóticos	com	detecção	tátil,	exibir a
visualização fornecida	pelo	endoscópio	em duas	ou três
dimensões,	juntamente	com a	aplicação	de HMI	e ativar

certas funções utilizando um rastreador ocular. Em razão da utilização do sistema rastreador ocular, podem ser obtidas várias possibilidades interessantes de controle. Em primeiro lugar, entre as várias funções associadas ao sistema rastreador ocular existe a de ser capaz de impedir com segurança o movimento dos braços robóticos se o cirurgião não estiver olhando para a imagem do campo operatório, com o movimento do braço robótico sendo impedido ou permitido automaticamente, quando a direção do olhar detectado não recair ou recair dentro da zona predeterminada da tela.

Além disso, a aplicação de HMI é intuitiva e fácil de usar uma vez que pode ser controlada pelo olhar do cirurgião (com ou sem um dispositivo de ativação de confirmação). As principais vantagens são que o cirurgião é capaz de usar seus olhos a fim de selecionar e designar os braços robóticos aos manipuladores sem retirar as mãos dos manipuladores.

Obviamente, a descrição acima de uma modalidade da aplicação dos princípios inovadores da presente invenção é proporcionada a título de exemplo e, portanto, não deve ser considerada como limitando o escopo dos direitos reivindicados no presente documento. Por exemplo, o console forma uma estação cirúrgica de operação remota para o sistema robotizado que pode estar na mesma sala ou a uma determinada distância, também empregando uma conexão através das redes geográficas ou semelhante. O console de controle principal é, de fato, um dispositivo de controle remoto, que também permite que um paciente seja operado fora da sala de operação e em qualquer local, desde que os retardos de tempo de comunicação sejam limitados.

O sistema cirúrgico remoto será adequado para qualquer tipo de operação laparoscópica ou similar. Obviamente, neste caso o termo cirurgião deve ser entendido como significando qualquer pessoa que controla o sistema robótico por meio do console.

Deve ser observado que, como pode agora ser facilmente imaginado por um versado na técnica, o sistema de acordo com a invenção é modular e pode, por exemplo, ser configurado para utilizar um número maior de robôs (por exemplo, até cinco robôs) e também um ou dois consoles de controle.

Claims (13)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Sistema cirúrgico robotizado (10) compreendendo pelo menos um braço robótico (11) que atua sob o controle de um console de controle (12) que se destina ao cirurgião caracterizado pelo fato de que o console (12) compreende um sistema rastreador ocular (21) para detecção da direção do olhar do cirurgião e para a introdução de comandos dependendo da direção do olhar detectada, o console (12) compreende uma tela (22) com pelo menos uma zona de visualização do campo operatório e uma interface homemmáquina que visualiza na tela as áreas de seleção (31) que são associadas aos comandos, o sistema rastreador estimando a direção do olhar do cirurgião e realizando a seleção dos comandos associados a uma das áreas de seleção (31) quando detecta uma direção do olhar que recai dentro de uma dita área e o console compreende manipuladores (17, 18) para operação dos braços robóticos e comandos associados com as áreas de seleção (31) compreendem comandos para designação mútua dos manipuladores e braços robóticos.
2. 2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o console (12) compreende uma tela (22) com pelo menos uma zona (23) para visualizar o campo operatório e que o sistema de rastreamento (21) gera um comando para desativar o movimento de pelo menos um braço robótico (11) quando a direção do olhar recair fora da tela, ou pelo menos a referida zona (23) da tela for detectada.
3. 3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a tela (22) faz parte de um sistema para visualização tridimensional do campo operatório.
4. 4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema rastreador ocular compreende pelo menos uma telecâmera (32, 33) para gravar a imagem pelo menos dos olhos do cirurgião e dispositivos (21) para calcular a direção do olhar, dependendo da imagem realizada.
5. 5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreende um sistema (21) para detectar a distância entre os olhos do cirurgião e uma tela (22) mostrando uma imagem do campo operatório, este sistema de detecção da distância realizando uma variação no aumento e/ou posição da imagem do campo operatório apresentado na tela (22), dependendo de uma variação na distância detectada.
6. 6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o console (12) compreende uma tela (22) com pelo menos uma zona (23) para visualizar o campo operatório e onde o sistema de rastreamento (21) gera um comando que permite o movimento de pelo menos um braço robótico (11), quando uma direção do olhar recai na tela ou pelo menos a dita zona (23) da tela for detectada, esse comando sendo combinado com um comando manual para confirmar a permissão de ativação do movimento do braço robótico.
7. 7. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o console (12) compreende uma tela (22) com pelo menos uma zona (23) para visualizar o campo operatório gravado por uma telecâmera (14), de preferência, uma telecâmera endoscópica, que é movida por um braço robótico (11), os comandos, dependendo da direção do olhar detectado, compreendendo comandos para mover o braço robótico, a fim de variar a estrutura de visualização da telecâmera.
8. 8. Método para controle de um sistema cirúrgico robotizado compreendendo, pelo menos, um braço robótico (11) que atua sob o controle de um console de controle (12) destinado ao cirurgião, caracterizado pelo fato de que a direção do olhar do cirurgião é detectada e funções do sistema cirúrgico são controladas dependendo da direção do olhar detectada e onde um novo braço robótico é escolhido entre os vários braços robóticos sendo atribuído a um manipulador de controle pela seleção que é realizada pelo olhar do cirurgião, de uma imagem do novo braço mostrada em uma tela e arrastando, por meio do olhar, esta imagem para uma posição na tela mostrando a imagem do robô atribuído a esse manipulador.
9. 9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que as imagens do campo operatório são mostradas em pelo menos uma zona da tela e o movimento de pelo menos um braço robótico é evitado se, na detecção da direção, o olhar não recair sobre a tela ou pelo menos sobre a dita zona da tela e/ou o movimento de pelo menos um braço robótico for habilitado quando, na detecção da direção, o olhar recair na tela ou pelo menos na dita zona da tela e, preferivelmente, se também for enviado um comando manual adicional confirmando a habilitação.
10. 10. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que as áreas de seleção associadas aos comandos para o sistema cirúrgico são exibidas em uma tela e, quando for detectada uma direção do olhar recaindo em uma das áreas selecionadas, o comando associado a essa área será selecionado e, preferivelmente, o comando selecionado será também confirmado por meio da operação de um dispositivo de confirmação adicional.
11. 11. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a imagem do campo operatório é mostrada em uma tela, a distância de olhos do cirurgião a partir da tela é detectada e o aumento e/ou a posição da

    5 imagem variam dependendo da distância detectada e/ou é sinalizado se a distância detectada estiver dentro de um espaço de trabalho predefinido do sistema de detecção de distância e/ou se está dentro de um espaço de visualização predefinido da imagem do campo operatório de preferência, 10 tridimensionalmente.
12. 12. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que uma imagem do campo operatório gravada por uma telecâmera, preferivelmente uma telecâmera endoscópica, movimentada por um braço robótico
13. 15 (11) é mostrada em uma tela e os braços robóticos variam a estrutura de visualização da telecâmera dependendo da detecção da direção do olhar na imagem da tela.