ES2181526B1 - Sistema robotico asistente para cirugia laparoscopica. - Google Patents
Sistema robotico asistente para cirugia laparoscopica.Info
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Abstract
Sistema robótico asistente para cirugía laparoscópica, capaz de mover un instrumento quirúrgico en respuesta a las órdenes de un cirujano. El sistema consta de un robot dotado de un efector final que permite sujetar un instrumento quirúrgico, un controlador para el robot y un computador que permite interpretar las órdenes emitidas por el cirujano, bien mediante un sistema de reconocimiento de voz, bien mediante un teclado adosado al brazo robot.
Description
Sistema robótico asistente para cirugía
laparoscópica.
Las operaciones quirúrgicas mediante técnicas
laparoscópicas consisten en realizar la intervención a través de
pequeñas incisiones en el abdomen del paciente. A través de estas
incisiones se hacen pasar los instrumentos requeridos por la
operación en concreto, así como la óptica de una cámara que permite
al cirujano ver la zona en la que se realiza la intervención. Esta
técnica permite disminuir drásticamente el tamaño de las incisiones
que se necesitan realizar, lo que se traduce en menores riesgos para
el paciente, menores tiempos de post-operatorio y
menores costes económicos de la intervención.
Actualmente el procedimiento normal en estas
operaciones consiste en sostener la cámara mediante la ayuda de un
asistente, mientras que el cirujano maneja el instrumental
quirúrgico insertado en el abdomen del paciente. Esto requiere una
gran coordinación entre el ayudante y el cirujano, que por
conseguida que esté siempre presenta tres problemas
fundamentales:
- 1)
- El cirujano debe hacer entender en cada instante qué es lo que quiere que haga el ayudante. Esto se encuentra sujeto a todos los problemas propios de la comunicación verbal, y no siempre se consiguen los resultados que espera el cirujano. Por muy compenetrado que esté un cirujano con su ayudante, suelen darse situaciones en las que el cirujano no explica bien su deseo o el ayudante lo malinterpreta.
- 2)
- La imagen, al ser sujetada la cámara por una persona, no es totalmente estable, resultando afectada por el pulso del ayudante que la maneje. Este efecto se hace más acusado según se va prolongando la intervención.
- 3)
- El asistente, situado en una posición incómoda, tiene dificultades para mover con precisión la cámara, sobre todo cuando empieza a verse afectado por el cansancio. Esto hace que en ocasiones la óptica de la cámara roce alguna víscera, lo que a su vez obliga a extraerla y limpiarla. Este problema prolonga el tiempo de la operación, y por consiguiente, el tiempo que el paciente está sometido a anestesia, con lo que aumentan los riesgos inherentes a la misma.
Así mismo, hay ocasiones en las que el cirujano
necesita usar más de dos instrumentos a la vez, lo que requiere la
participación de un segundo cirujano. Esto agrava el primero de los
problemas de coordinación detallado más arriba.
La presente memoria describe un sistema robótico
que permite manejar con seguridad un instrumento quirúrgico en las
operaciones de cirugía laparoscópica. El control de este instrumento
lo realiza el propio cirujano mediante un sistema de reconocimiento
de voz, eliminándose así todos los problemas propios de la
coordinación entre el cirujano y un ayudante. Además, cuando dicho
sistema se utiliza para mover la cámara empleada en la intervención
mediante cirugía laparoscópica, consigue mejorar considerablemente
las características de la imagen que obtiene el cirujano, tanto por
su estabilidad como por su correspondencia con los deseos del propio
cirujano. Como sistema alternativo para posicionar la cámara se
utiliza una palanca de mando.
El sistema consta de un robot de tres grados de
libertad, efector final especialmente diseñado para sujetar un
instrumento quirúrgico para cirugía laparoscópica, que además
permite hacer girar el instrumento quirúrgico sobre su propio eje,
un controlador para el brazo robot y un computador que permite
interpretar las órdenes del cirujano y transmitirlas al controlador
antes mencionado. El efector final está diseñado de modo que añade
dos grados de libertad pasivos al robot. Esto hace que el movimiento
del útil de laparoscopia dentro del abdomen del enfermo sea más
seguro, por cuanto la utilización del instrumental quirúrgico
empleado en laparoscopia habitualmente (cuando es usado directamente
por los cirujanos) se basa en movimientos en tomo a un punto de
pivotaje constituido por el lugar en el que el instrumental
atraviesa la piel del paciente. El uso de estas dos articulaciones
pasivas permite que el punto de pivotaje sea establecido de un modo
natural por el movimiento del instrumento, al igual que pasa cuando
quien maneja el endoscopio es un humano, frente a lo que pasaría si
el instrumento estuviese fijado directamente a la muñeca del robot,
en que el establecimiento del punto de pivotaje vendría determinado
por los cálculos que se hiciesen para estimarlo. En este caso,
cualquier error tendría como resultado que el sistema robótico
tendiese a forzar el punto de pivote desde su situación real a la
estimada empujando la piel del enfermo. Dependiendo de la magnitud
de ese error, un fallo en la estimación del punto de pivote podría
dar lugar a situaciones peligrosas, como desgarros en la piel del
paciente. El efector final antes mencionado dispone, además, de un
grado de libertad motorizado que permite hacer girar el endoscopio
en torno a su propio eje. Ello permite emplear eficazmente
endoscopios con óptica inclinada (esto es, aquellos que muestran no
la imagen que se encuentra en la continuación del eje del
endoscopio, sino en un cierto ángulo respecto a éste).
El sistema consta de un brazo robot de tres
grados de libertad, un efector final especialmente diseñado para
sujetar un instrumento quirúrgico para cirugía laparoscópica, un
controlador para el brazo robot y un computador que permite
interpretar las órdenes del cirujano y transmitirlas al controlador
antes mencionado.
El brazo robot está instalado sobre un montaje
móvil que se puede situar al lado de la mesa de operaciones (Figura
1). El montaje dispone de frenos o un sistema análogo que permite
inmovilizarlo. Tanto el montaje como el propio brazo pueden cubrirse
con una funda estéril. En la base de dicho montaje móvil pueden
colocarse el controlador y el computador antes mencionado, aunque
también pueden disponerse en otra localización dentro del
quirófano.
El brazo robot (Figura 2) consta de una primera
articulación prismática (a) que puede moverse bien manualmente, para
ajustar la altura del resto del conjunto del brazo robot, bien
automáticamente, integrada en los movimientos que hace el brazo para
seguir las consignas del usuario. Esta articulación prismática se
mueve en el eje z de un primer sistema de coordenadas. Una segunda
articulación (b), de revolución, mueve el segundo miembro del robot
(c) en un plano paralelo al plano x-y definido por
el primer sistema de coordenadas. Al segundo miembro del robot (c)
está unida una tercera articulación (d) también de revolución, que
mueve al tercer miembro del robot (e) en el mismo plano que la
articulación (b). Una cuarta articulación de revolución (f) se
encuentra unida a este miembro (e), imprimiendo a un cuarto miembro
(g) un movimiento en el mismo plano que las articulaciones (b) y
(d), con la salvedad de que, a diferencia de éstas, la articulación
(f) no cuenta con un actuador propio, siendo su movimiento esclavo
del movimiento de las articulaciones (b) y (d) mediante el concurso
de un sistema de cables. Este sistema permite que el miembro (g)
mantenga siempre su orientación inicial, lo que de otro modo
requeriría un actuador propio en la articulación (f) y un sistema de
control más complicado. El conjunto se completa con una articulación
de revolución (h) unida al miembro (g), pero moviendo a un elemento
(i) en un plano perpendicular al plano x-y antes
mencionado. A este miembro (i) va unido un efector final (j) que
permite sujetar con seguridad un endoscopio, y que añade dos grados
de libertad pasivos al conjunto. Estos dos grados de libertad
pasivos permiten usar con seguridad el endoscopio, puesto que
impiden que se fuerce la piel del paciente cuando se mueve este
instrumento, aun a pesar de que se pudiera cometer algún error en el
movimiento.
El sistema de cables mencionado para obtener el
movimiento de la articulación de revolución (f) sin emplear un
actuador y un controlador propios se basa en el uso de polígonos
articulados (Figura 3). Al miembro (c) va adosado un paralelepípedo
articulado (k), de manera que el lado menor (1) es siempre paralelo
al otro lado menor (m). Igualmente se dispone otro paralelepípedo
articulado solidario al miembro (e), de manera que sus lados menores
son paralelos a aquéllos del paralelepípedo (k). De este modo, al
mover el miembro (e), el lado menor (n) del segundo paralelepípedo
se mantiene paralelo al otro lado menor (ñ), y éste a su vez es
paralelo al lado (m) y por tanto al (l). Por tanto, con el
movimiento de las articulaciones (b) y (d) (ambas motorizadas) la
articulación (f) se mueve de manera que el elemento (g) siempre se
mantiene paralelo a su posición inicial. Idealmente, estos
paralelogramos articulados se disponen en el interior de los
elementos (c) y (f), de modo que no sean visibles y el conjunto
ocupe menos espacio. Así mismo, esto impide que se interfiera el
movimiento de los paralelepípedos y por tanto el del propio brazo.
Preferentemente estos paralelepípedos tienen sus lados mayores
hechos de cable no elástico de suficiente resistencia, aunque
también pueden hacerse mediante varillas rígidas.
En la muñeca del robot se fija el efector final
antes mencionado (Figura 4). Consta de dos articulaciones pasivas
(a) y (b) que permiten que el instrumento quirúrgico se mueva con
dos grados de libertad cuando no está insertado en el abdomen del
paciente. Estos dos grados de libertad dotan al sistema de mayor
seguridad, por cuanto permiten que el punto de pivotaje se
establezca de un modo natural por el movimiento del instrumento, al
igual que cuando lo maneja un humano. Además, las dos articulaciones
disponen de medios para averiguar la magnitud del ángulo que han
girado, de modo que este valor pueda quedar disponible para el
sistema. Estos sensores pueden ser, por ejemplo, potenciómetros o
sensores medidores de la posición angular. Igualmente pueden
disponerse dos sensores por eje, lo que permite tener redundancia en
las medidas, bien para promediar éstas, bien para detectar el
posible fallo de un sensor. Así mismo, el adaptador que sujeta el
instrumento quirúrgico (ver Figura 5) dispone de medios para hacer
girar el endoscopio en tomo a su propio eje, y sensores para conocer
el ángulo girado. Estos medios constan de un anclaje flexible que
permite retirar con rapidez la óptica del endoscopio sin necesidad
de herramientas, pero que igualmente sujeta con seguridad y firmeza
dicho elemento. Este anclaje consta de dos ruedas (a) cubiertas de
goma flexible y dispuestas en los extremos de una pinza (b) que se
mantiene con un determinado ángulo de apertura, por ejemplo mediante
el concurso de un muelle. En esta pinza (b) se introduce la óptica
del endoscopio, de modo que se mantiene fija mediante la
intervención de una tercera rueda (c) también cubierta de goma. A
esta rueda (c) se le comunica un movimiento de rotación, por ejemplo
mediante un tren de engranajes o una correa de transmisión, actuando
como origen de tal movimiento un actuador (d), que puede ser un
servo o un motor eléctrico, aunque también puede ser cualquier otro
medio de actuación lo suficientemente pequeño y preciso.
El controlador del brazo robot está situado en la
base del montaje móvil de éste. Este controlador recibe las señales
procedentes de sensores de posición situados en cada una de las
articulaciones (activas y pasivas) del robot (incluyendo el efector
final), lo que le permite conocer en cada momento la posición de
éste mediante el modelo cinemático directo del mismo, obtenido
estableciendo varios sistemas de coordenadas a lo largo del brazo
robot (ver Figura 6):
\left(\begin{array}{cccc} m_{11} \+ m_{12} \+
m_{13} \+ m_{14}\\m_{21} \+ m_{22}\+ m_{23} \+ m_{24}\\m_{31} \+
m_{31}\+ m_{33}\+ m_{34} \\m_{41}\+ m_{42} \+ m_{43} \+
m_{44}\end{array}\right)
donde,
m_{11} = Cos( \theta_5 + \theta_6)
Sen( \theta_4)+ Cos ( \theta_1 + \theta_2)
Cos( \theta_4) Cos( \theta_5 + \theta_6) +
Sen( \theta_3) Sen( \theta_5 + \theta_6)
m_{12} = Cos( \theta_4) Sen(
\theta_1 + \theta_2) + Cos ( \theta_1 + \theta_2)
Cos( \theta_3) Sen( \theta_4)
m_{13} = Sen( \theta_1 + \theta_2)
Sen( \theta_5 + \theta_6) + Cos( \theta_1 +
\theta_2)( -Cos( \theta_5 + \theta_6) Sen(
\theta_3) + Cos( \theta_3) Cos( \theta_4)
Sen( \theta_5 + \theta_6))
m_{14} = \frac{1}{2}(2a_1
Cos( \theta_1))+2 Cos( \theta_1 +
\theta_2)(a_2 + a_3 Cos( \theta_3))
m_{21} = Cos( \theta_5 +
\theta_6)(Cos( \theta_3) Cos( \theta_4)
Sen( \theta_1 + \theta_2)- Cos( \theta_1 +
\theta_2)Sen ( \theta_4)) + Sen( \theta_1 +
\theta_2) Sen( \theta_3) Sen ( \theta_5 +
\theta_6)
m_{22} = Cos( \theta_1 + \theta_2)
Cos( \theta_4) + Cos ( \theta_3) Sen( \theta_1 +
\theta_2) Sen( \theta_4)
m_{23} = Sen( \theta_5)(Cos(
\theta_6)(Cos( \theta_3)Cos (
\theta_4)Sen( \theta_1 + \theta_2) -
Cos( \theta_1 + \theta_2)Sen( \theta_4))
+ Sen( \theta_1 + \theta_2) Sen(
\theta_3)Sen( \theta_6))Cos(
\theta_5)Cos( \theta_6) Sen( \theta_1 +
\theta_2)Sen(
\theta_3)-Sen( \theta_6) (Cos(
\theta_3)Cos( \theta_4)Sen(
\theta_1 + \theta_2) + Cos( \theta_1 +
\theta_2)Sen( \theta_4))
m_{24} = \frac{1}{2} (2a_1Sen(
\theta_1) + 2Sen( \theta_1 + \theta_2)(a_2 +
a_3Cos( \theta_3)))
m_{31} = Cos(
\theta_4)Cos( \theta_5 + \theta_6)Sen (
\theta_3)Sen( \theta_5 + \theta_6)
m_{32} = Sen(
\theta_3)Sen( \theta_4)
m_{33} = Cos(
\theta_3)Cos( \theta_5 + \theta_6) + Cos (
\theta_4)Sen( \theta_3)Sen(
\theta_5 + \theta_6)
m_{34} = a_3Sen( \theta_3)
m_{41} = 0
m_{42} = 0
m_{43} = 0
m_{44} = 1
siendo
\theta_1, \theta_2, \theta_3,
\theta_4, \theta_5, \theta_6, los ángulos de giro de las
articulaciones primera, segunda, tercera, cuarta, quinta y sexta,
respectivamente,
a_1, a_2, a_3, las longitudes de los
elementos del robot que unen la articulación primera con la segunda,
la segunda con la tercera y la tercera con la cuarta,
respectivamente.
Igualmente, mediante el modelo cinemático inverso
del brazo robot y una planificación de trayectorias (en posición,
velocidad y aceleración), además de la información proporcionada por
los sensores angulares situados en el robot, el controlador antes
mencionado calcula las actuaciones necesarias para llegar a una
posición deseada.
Anexo a este controlador se encuentra un
computador encargado de manejar la interfaz de usuario. En este
computador puede ejecutarse un programa de reconocimiento de voz que
permita interpretar las órdenes del cirujano. Igualmente, puede
recibir las señales que produzcan otros medios de control a la
disposición del cirujano, tales como un teclado o una palanca de
control. Así mismo, puede encargarse de los procesos necesarios para
permitir que estos medios de control a disposición del cirujano
(incluyendo el programa de reconocimiento de voz) puedan usarse
remotamente a través de una red de comunicaciones, bien local o bien
de un ámbito mayor, como pueda ser Internet. Tanto las señales de
los medios adicionales de control antes mencionados como las órdenes
recibidas a través del interfaz de voz se transforman en consignas
que se envían al controlador del robot. Estas indican los
movimientos que debe realizar el brazo.
Este computador anexo también puede encargarse de
la presentación de diversa información al usuario, como por ejemplo,
aunque no exclusivamente, diagramas que representen la posición
actual del instrumento quirúrgico o zonas en las que es peligroso el
movimiento. Igualmente puede llevar un registro de los movimientos
efectuados por el robot, y las posiciones ocupadas por el sistema,
permitiendo una reconstrucción a posteriori de la operación si ello
fuese necesario.
Otra tarea que puede asumir el computador anexo
al sistema es la vigilancia del controlador del robot, de modo que
pueda interrumpir el funcionamiento de éste si detecta algún tipo de
anomalía que pueda afectar a la seguridad de la operación que se
esté realizando. Físicamente, este computador puede situarse junto
al controlador del robot o a cierta distancia de éste, estando
unidos en este caso mediante un enlace de datos conveniente, como
puede ser un enlace serie o uno del tipo ethernet o similar.
Para el cálculo de los movimientos del robot
anteriormente mencionados se establece un sistema de referencia en
el efector final del modo que se indica en la Figura 7. Para
calcular las distancias y las direcciones del movimiento del brazo
robot en respuesta a las peticiones del cirujano se procede del modo
siguiente:
Una vez insertado el endoscopio en el abdomen del
paciente se calcula la situación del punto en el que el endoscopio
atraviesa la piel del mismo. Este se denomina punto de pivotaje, y
será utilizado en cálculos posteriores. Para hallar su localización,
se mueve el endoscopio una distancia conocida en una dirección
también conocida del sistema de referencia situado en el endoscopio
y se leen los valores de los ángulos del adaptador una vez
completado ese movimiento. Luego se calculan las coordenadas del
punto de pivotaje para el sistema de referencia antes mencionado
(Figura 8), según las siguientes ecuaciones:
L_0 es la distancia del punto de pivote al
origen del sistema de referencia situado en el endoscopio;
dx es la magnitud del desplazamiento del
endoscopio en una dirección conocida;
\alpha_0 es el ángulo inicial en uno de los
ejes del sistema de referencia antes mencionado;
\alpha_1 es el ángulo final en uno de los ejes
del sistema de referencia antes mencionado;
\alpha_{x0}, \alpha_{y0} son los ángulos
iniciales en los ejes X e Y respectivamente del sistema de
referencia del endoscopio;
\alpha_{x1}, \alpha_{y1} son los ángulos
finales en los ejes X e Y respectivamente del sistema de referencia
del endoscopio.
La precisión en el cálculo de la distancia
l puede mejorarse elevando el número de movimientos empleados
para calcular el punto de pivote y promediando los resultados
obtenidos. La operación del cálculo del punto de pivote sólo tiene
que efectuarse una vez, al comienzo de la operación quirúrgica. El
resultado queda almacenado en el sistema.
Se fija una distancia (que puede mantenerse
constante o variar a lo largo de la intervención quirúrgica) que
será la que recorra el extremo del endoscopio en cada uno de sus
movimientos en el plano XY del sistema de referencia mencionado más
arriba. Para otros movimientos, puede mantenerse esta distancia o
cambiarse por otra que se considere más adecuada. En general, para
ambos tipos de movimiento el procedimiento es el siguiente:
- 1)
- Se averiguan los valores angulares de la posición actual, a través de las lecturas de los sensores colocados en el adaptador del endoscopio.
- 2)
- A partir de los ángulos y del incremento deseado se hallan las coordenadas en esféricas que tendrá el extremo del endoscopio tras el movimiento. Estas coordenadas esféricas se caracterizan como:
- 3)
- Puesto que conocemos la longitud total del endoscopio, calculamos las coordenadas cartesianas que ocupará la cámara tras el movimiento:
Longitud total es la longitud total del
endoscopio, desde el extremo hasta el origen del sistema de
referencia situado en la cámara.
penetración es la diferencia entre la
longitud total del endoscopio y la longitud l hallada al
calcular el punto de pivotaje.
w es la distancia del punto de pivotaje al
origen del sistema de referencia situado en el endoscopio,
actualizada al valor que tendrá después del movimiento;
\alpha_x, \alpha_y son los ángulos respecto a
los ejes X e Y respectivamente del sistema de referencia del
endoscopio;
- 4)
- Se le envía al robot la orden de alcanzar el punto resultado de la transformación anterior.
El sistema permite aplicar las características de
precisión, seguridad y registro de movimientos propias de los robots
a un campo como la cirugía, particularmente la cirugía mínimamente
invasiva. El adaptador puede acoger cualquier endoscopio de los
utilizados en estas técnicas quirúrgicas, como cámaras de
laparoscopia, resectores de próstata, etc. En el caso de usarse para
mover una cámara de laparoscopia, se obtienen una serie de ventajas,
como una imagen más estable (sin que le afecte el tiempo de
operación), una mejor coordinación entre el equipo médico, o una
reducción del tiempo de intervención (lo que a su vez reduce el
tiempo de anestesia). Además, el empleo de un sistema de
reconocimiento de voz como medio del cirujano para dar las órdenes
al sistema robótico le permite manejar un instrumento adicional sin
contar con el auxilio de un ayudante, facilitando la realización de
tareas complejas dentro de las técnicas de cirugía mínimamente
invasiva. Igualmente, la posibilidad de usar los medios de control a
distancia, mediante el empleo de redes de comunicaciones, permite la
posibilidad de aplicar conceptos como el diagnóstico compartido, y
llegar hasta la realización de tareas quirúrgicas por parte de un
cirujano no presente en el quirófano.
Figura 1: esquema general del sistema robótico
asistente para cirugía laparoscópica. Se muestra el brazo robot
montado en el soporte móvil situado junto a la mesa de
operaciones.
Figura 2: esquema articular del brazo robot,
incluyendo el efector final que sujeta el instrumento quirúrgico
(representado como una flecha).
Figura 3: esquema del sistema de cables empleado
para obtener el movimiento de la tercera articulación de revolución
sin emplear un actuador y un controlador propios.
Figura 4: dos vistas del efector final que sujeta
el instrumento quirúrgico. Incluye dos articulaciones pasivas (a) y
(b) que permiten que el instrumento quirúrgico se mueva con dos
grados de libertad. Una tercera articulación (c) permite que el
instrumento quirúrgico gire en tomo a su propio eje controlado por
el sistema. En la figura aparece representado sosteniendo una cámara
de laparoscopia.
Figura 5: subconjunto del efector final para
permitir el giro del instrumento quirúrgico en tomo a su propio eje.
En el esquema aparece representado sujetando una cámara de
laparoscopia, en cuyo caso la cámara permanece fija y sólo gira la
óptica. Consta de dos ruedas (a) recubiertas de goma flexible y
dispuestas en los extremos de una pinza (b) que se mantiene con un
determinado ángulo de apertura, por ejemplo mediante el concurso de
un muelle (no representado). En esta pinza (b) se introduce la
óptica del endoscopio, de modo que se mantiene fija mediante la
intervención de una tercera rueda (c) también cubierta de goma, a la
que se le comunica un movimiento de rotación, por ejemplo mediante
un tren de engranajes o una correa de transmisión, actuando como
origen de tal movimiento un actuador (d).
Figura 6: esquema articular del brazo robot
incluyendo la representación de los sistemas de referencia empleados
para obtener el modelo cinemático directo del mismo. Estos sistemas
se han escogido y situado según el método de
Denavit-Hartenberg.
Figura 7: sistema de referencia empleado para el
cálculo de los movimientos que debe realizar el brazo en
correspondencia con las órdenes recibidas. El eje Z sigue el del
instrumento quirúrgico, con el sentido positivo apuntando al
paciente. El eje X coincide en dirección con el eje de la primera
articulación pasiva del efector final. El eje Y coincide con el de
la segunda articulación pasiva del efector final. El sentido
positivo de los ejes X e Y es el que se muestra en la figura.
Figura 8: cálculo del punto de pivotaje del
instrumento quirúrgico una vez insertado en el paciente. El
instrumento se mueve una distancia conocida dx en una
dirección también conocida del sistema de referencia situado en el
propio instrumento (en la representación la dirección es la del
semieje X positivo). L_0 es la distancia del punto de pivote al
origen del sistema de referencia situado en el endoscopio;
\alpha_0 es el ángulo inicial en uno de los ejes del sistema de
referencia antes mencionado (en la representación, en el eje X);
\alpha_1 es el ángulo final en uno de los ejes del sistema de
referencia antes mencionado.
Claims (12)
1. Sistema robótico asistente para cirugía
laparoscópica, caracterizado porque usa
- -
- un brazo robot de varios grados de libertad dispuestos consecutivamente: un grado de libertad prismático ajustable manualmente, dos grados de libertad dotados de actuadores, un grado de libertad sin actuador, cuyo movimiento es esclavo del movimiento de los dos grados de libertad anteriores, y un grado de libertad con actuador cuyo eje de rotación está en un plano horizontal;
- -
- un efector final de dos grados de libertad pasivos dispuestos perpendicularmente entre sí, que permite sujetar el endoscopio requerido para el procedimiento quirúrgico para el que se emplee el sistema;
- -
- un controlador para el brazo robot; y
- -
- un computador que interpreta las órdenes que emita el cirujano, bien mediante la voz o bien mediante otros métodos, y prepara y presenta al cirujano los datos que requiera para llevar a cabo la operación con mayor seguridad.
2. Sistema robótico asistente para cirugía
laparoscópica según la reivindicación 1), en el que el computador
lleva a cabo un registro de los movimientos realizados por el robot
y las posiciones ocupadas por el instrumento quirúrgico a lo largo
de toda la operación, de manera que pueden reconstruirse a
posteriori los movimientos que ambos han realizado durante dicha
operación.
3. Sistema robótico asistente para cirugía
laparoscópica según las reivindicaciones 1) y 2), en el que el
computador recibe las órdenes generadas por el usuario a través de
una red de comunicaciones, bien local o bien de un ámbito mayor,
como pueda ser Internet.
4. Un efector final para cirugía laparoscópica
que añade a la configuración del robot dos grados de libertad
pasivos y uno activo, de modo que los grados de libertad pasivos
permiten que el endoscopio se mueva de una manera natural, similar
al modo en que se mueve cuando lo maneja una persona, y el grado
de libertad activo permite hacer girar al endoscopio en tordo a su
eje longitudinal.
5. Un efector final para cirugía laparoscópica
según la reivindicación 4) que permite que el endoscopio pueda
soltarse cuando se requiera sin que sea preciso el empleo de
herramientas.
6. Un efector final para cirugía laparoscópica
según la reivindicación 5) que cuenta con dos articulaciones
pasivas dotadas de sensores que permiten conocer la posición
angular de las dos articulaciones.
7. Un efector final para cirugía laparoscópica
según la reivindicación 6) que cuenta con una articulación activa
que permite hacer girar el endoscopio en torno a su eje
longitudinal, y dotado de sensores que permiten conocer su posición
angular respecto a dicho eje de giro.
8. Un efector final para cirugía laparoscópica
según la reivindicación 7) en el que se emplea más de un sensor
por articulación para promediar las medidas y para detección de
fallos.
9. Un efector final para cirugía laparoscópica
según la reivindicación 8) en la que los sensores empleados son
potenciómetros.
10. Un efector final para cirugía laparoscópica
según la reivindicación 8) en la que los sensores empleados son
encoders.
11. Un procedimiento para calcular el punto de
pivotaje del endoscopio una vez insertado en el paciente basado en
los siguiente pasos: movimiento del endoscopio una distancia
conocida en una dirección también conocida de un sistema de
referencia situado en el endoscopio, con el eje Z según el eje del
endoscopio; lectura de los valores de los ángulos una vez
completado ese movimiento; cálculo de las coordenadas del punto de
pivote para el sistema de referencia antes mencionado, según las
siguientes ecuaciones:
12. Un procedimiento para calcular el punto de
pivote del endoscopio una vez insertado en el paciente según la
reivindicación 11) en la que se realizan varios movimientos y se
promedia el valor de l.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2000
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| Publication number | Publication date |
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