ES2270687B1 - Dispositivo haptico para cirugia virtual. - Google Patents
Dispositivo haptico para cirugia virtual. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2270687B1 ES2270687B1 ES200500100A ES200500100A ES2270687B1 ES 2270687 B1 ES2270687 B1 ES 2270687B1 ES 200500100 A ES200500100 A ES 200500100A ES 200500100 A ES200500100 A ES 200500100A ES 2270687 B1 ES2270687 B1 ES 2270687B1
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- actuator
- haptic device
- haptic
- feedback
- surgery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
- G09B23/00—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
- G09B23/28—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for medicine
- G09B23/285—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for medicine for injections, endoscopy, bronchoscopy, sigmoidscopy, insertion of contraceptive devices or enemas
Abstract
Dispositivo háptico para cirugía virtual, de propósito general (1) que permite la simulación de cualquier técnica de cirugía, el cual comprende una variedad de soportes neumáticos (3) equipados con cilindros neumáticos y un actuador (7) cuya cabeza es intercambiable dependiendo de la técnica quirúrgica que se quiera simular.
Description
Dispositivo háptico para cirugía virtual.
La presente invención se refiere a un
dispositivo háptico (1) para cirugía virtual de propósito
general.
Actualmente existen dispositivos hápticos
dedicados a una única disciplina de cirugía, como Laparoscopia,
Endoscopia, etc. Si un docente de medicina, alumno o profesional de
la cirugía deseara tener la posibilidad de practicar, aprender o
simular operaciones de cirugía, debería tener un dispositivo por
cada una de las disciplinas deseadas.
Esto supone una limitación importante en cuanto
que hace de la cirugía virtual un alternativa o bien incompleta (no
se pueden adquirir todos los equipos específicos) o bien
excesivamente cara.
Por otra parte, existen simuladores hápticos de
propósito general con una gran versatilidad para, en teoría, poder
adaptarse a cualquier disciplina aplicada. En este caso la búsqueda
de una excesiva generalidad limita la adaptación del dispositivo
háptico a todas aquellas peculiaridades propias de la Cirugía
Virtual, en cuanto a incorporar posibilidades de posicionamiento,
basculación o giro que proporcionen una opción más realista, así
como actuadores específicos de los instrumentos de cirugía, dado
que ello por el contrario limitaría la generalidad del
dispositivo.
Según lo expuesto anteriormente, existe la
necesidad de desarrollar un dispositivo háptico que permita simular
todas las técnicas quirúrgicas, es decir, de carácter general y
que, al mismo tiempo, permita simular cada una de dichas técnicas
quirúrgicas de una forma fiel y completa.
Ahora se ha desarrollado un nuevo dispositivo
háptico de carácter general que permite resolver el problema
anteriormente expuesto. Dicho dispositivo háptico para cirugía
virtual de propósito general según la presente invención se
encuentra a mitad de camino de las dos opciones descritas
anteriormente. Por un lado está adaptado a las características
propias de un simulador de cirugía virtual, incluyendo la
posibilidad de bascular la superficie de trabajo para una posición
más natural de esta disciplina. Por otra parte incorpora la opción
de, mediante la utilización de diferentes actuadores fácilmente
intercambiables, representar diferentes instrumentos o técnicas
quirúrgicas, adaptando la configuración del dispositivo háptico a
cada técnica.
Para conseguir esta funcionalidad se utilizan
configuraciones apropiadas para cada técnica, determinadas por el
actuador, que es intercambiable, instalado en cada momento. Por
otra parte, la plataforma que sustenta el simulador es basculante de
manera que permite inclinar la plataforma sobre un eje horizontal
de manera que en un entorno virtual supondría la orientación del
punto de vista o cámara del actuador en este entorno. A su vez se
permite el giro de toda la plataforma soporte del instrumental,
simulando el cambio de posición del cirujano o cirujanos.
Por lo tanto, según un primer aspecto esencial,
la presente invención se refiere a un dispositivo háptico (1) para
la cirugía virtual de propósito general, que permite la simulación
de cualquier técnica de cirugía, el cual comprende al menos tres
soportes neumáticos (3) que sustentan una corona fija (2) sobre la
cual descansa una plataforma circular móvil (4) la cual está
conectada a un motor de giro axial y acoplada a través de un
sistema de realimentación (5) a un actuador (7) y al soporte (6) de
dicho actuador, estando dichos soportes neumáticos (3) equipados
con cilindros neumáticos y siendo la cabeza de dicho actuador (8)
intercambiable dependiendo de la técnica quirúrgica que se quiera
simular.
Dicho dispositivo háptico está formado por una
plataforma de planta circular denominada corona fija (2) que se
apoya en tres soportes neumáticos (3) que hacen que la plataforma
sea basculante, simulando la inclinación de la cámara en el entorno
virtual, además de adaptar la ergonomía de uso del instrumental al
actuador (7) que se use en cada momento, entendiendo que cada uno
se puede coger en una determinada posición de la mano e inclinación
del brazo y antebrazo.
Sobre la corona fija (2) descansa una plataforma
circular móvil (4) -corona superior o corona móvil- accionada por
un motor que proporciona un giro axial permitiendo mover la visión
del cirujano en este entorno virtual.
Acoplada a la plataforma circular móvil (4) a
través del sistema de realimentación (5) se encuentra el conjunto
soporte de actuador (6) y un actuador (7) que sustentan el
instrumental quirúrgico seleccionado. Opcionalmente, dicho sistema
de realimentación (5) está constituido por un sistema de
transmisión de movimiento (26) y motor de realimentación (25) en
cada uno de los tres ejes cartesianos. De esta forma se comunica al
actuador (7) las sensaciones de la interacción con el entorno
virtual.
Sobre la cabeza del actuador (8) se acoplan
diferentes actuadores (7) intercambiables, que representan cuatro
instrumentos utilizados en cirugía, los cuales, preferiblemente, se
seleccionan del grupo formado por las tijeras de laparoscopia (8a),
las pinzas de disección (8b), el bisturí (8c) y las tijeras de
corte y disección (8d).
Opcionalmente, el sistema se interconecta a un
ordenador personal para, mediante un controlador, permitir la
visualización y el control de las diferentes señales.
Según otra realización preferida según la
presente invención, dicho dispositivo háptico (1) permite técnicas
como laparoscopia, con dos actuadores operando simultáneamente, sin
tener que utilizar dos dispositivos hápticos.
El sistema puede completarse con un pequeño
display que proporciona información del estado de funcionamiento o
error, así como del modo de funcionamiento, y/o con un display con
diodos LED que proporcionan información adicional.
De acuerdo con un segundo aspecto esencial, la
presente invención se refiere a un procedimiento para la simulación
de al menos una técnica de cirugía caracterizado porque las
configuraciones apropiadas para cada técnica se consiguen mediante
un actuador (7) cuya cabeza (8) es intercambiable en función de la
técnica que se pretenda simular y cuya corona fija (2) bascula por
la acción de unos cilindros neumáticos instalados en los soportes
neumáticos (3) de manera que dicha corona fija (2) se inclina sobre
un eje horizontal, y cuya plataforma circular móvil (4), la cual es
accionada por un sistema de realimentación (5), permite el giro
sobre el eje vertical.
Opcionalmente, las señales emitidas por dicho
actuador (7) se visualizan en un ordenador personal, mediante el
cual se controla dicho actuador (7). Preferiblemente, se combinan
de forma simultánea dos actuadores.
Para una mejor compresión de cuanto queda
descrito en la presente memoria, se acompañan unos dibujos en los
que se indican las partes principales del Dispositivo Háptico para
cirugía virtual de propósito general.
Figura 1A y
1B
La figura representa una visión general del
dispositivo en el que se aprecian las partes principales del
sistema.
Figura
2
La figura representa la corona fija (2), que
sirve de soporte al sistema. Se aprecia el canal por el cual va a
discurrir la guía (10) de la plataforma circular móvil (4), así como
el soporte del motor de giro axial (18) de la plataforma circular
móvil (4).
Figura 3A y
3B
Se aprecia un detalle de uno de los elementos de
sustentación de la estructura. Los tres elementos se encuentran
distantes a 120º a lo largo de la circunferencia de la corona fija
(2). Cada soporte neumático (3) esta formado por un pié (21), un
soporte del cilindro (22), un cilindro neumático (23) con sus
sistema de medición de desplazamiento y una rótula (11) solidaria
al extremo del actuador neumático. La citada rótula (11) se aloja a
su vez en el soporte de rótula (24) solidario a la corona fija.
Figura
4
La figura representa a la plataforma circular
móvil (4), en la que se aprecia los tres brazos de unión (19) a los
tres brazos análogos en la corona fija (2) y que configuran una
junta a través de la cual se transmite el movimiento axial a la
plataforma circular móvil (4). Se indica un detalle parcial de los
soportes del sistema de realimentación (5) que a su vez servirán de
guía en el canal-guía de la corona fija.
Figura 5A y
5B
La figura 5A representa un vista lateral del
soporte del sistema de realimentación (5) de fuerza indicado en la
figura anterior. Se aprecia además el detalle del canal de la
corona fija (2), con un sistema de rodillos cilíndricos (12) en la
parte inferior y de bolas (13) en la los laterales del canal, que
configuran el sistema de guía del desplazamiento axial de la
plataforma circular móvil (4). A su vez se aprecia el detalle del
motor de realimentación (25) correspondiente a este brazo. La
figura 5B presenta una vista del conjunto del sistema de
realimentación (5), apreciándose cada uno de las pinzas de
transmisión del movimiento (26) sobre dos ejes perpendiculares, en
unión con el soporte del actuador (6).
Figura
6
La figura representa el soporte del actuador
(6), indicándose la posición del motor de realimentación (14) de
fuerza en el eje vertical, así como el elemento esférico de
transmisión de movimiento (15) al actuador. Por el canal cilíndrico
central (16) discurrirá el actuador (7) en su movimiento
vertical.
Figura
7
La figura representa la cabeza del actuador (8)
que es la parte común del actuador (7) y que permanece solidaria al
dispositivo. En un lateral se precia el canal vertical (17) que
permite el desplazamiento a lo largo del eje del soporte de actuador
(6) que puede realizar el actuador. También se indica el cable (20)
que permite la transmisión del movimiento.
Figura
8
En las figuras 8 a, b, c, d se indican cada una
de los cuatro cabezales extraíbles que configuran diferentes
instrumentales de cirugía, representando:
8A Tijeras de Laparoscopia
8B Pinzas de disección
8C Bisturí
8D Tijeras de corte y disección.
A continuación se describe la configuración de
un dispositivo háptico (1) según la presente invención que en
ningún caso se incluye de forma limitante al alcance de la presente
solicitud.
Un dispositivo háptico (1) según la presente
invención simula las interacciones con un entorno virtual a través
del sentido del tacto. Está formado por una plataforma de planta
circular basculante -corona fija (2)- hasta 40º sobre un eje
horizontal, que se encuentra sustentada por tres apoyos de longitud
variable constituidos por cilindros neumáticos -soportes neumáticos
(3)- que proporcionan ese ángulo de inclinación.
Sobre la corona fija (2) descansa una plataforma
circular móvil (4) -corona superior- sobre la que va a deslizar por
medio de un giro axial proporcionado por un motor.
En la plataforma circular móvil (4), montados a
90º relativos uno de otro encontramos dos brazos que sustentan el
sistema de realimentación (5). Un tercer brazo completa el soporte
de la estructura.
El sistema de realimentación (5) se constituye
por un motor (25) en cada uno de los brazos que a través de un
carrete de hilo metálico, transmite el movimiento a una pinza (26)
por cada brazo, describiendo cada pinza un plano de giro
perpendicular al motor que lo alimenta.
Las dos pinzas descritas se interconectan en una
pieza central -soporte de actuador (6)- que va a contener a la
cabeza del actuador (8), así como al tercer motor de realimentación
que actuará en el sentido axial del actuador (7).
Sobre la cabeza del actuador (8) podremos
acoplar diferentes actuadores intercambiables (7), que representan
cuatro instrumentos utilizados en cirugía los cuales se seleccionan
del grupo formado por las tijeras de laparoscopia (8a), las pinzas
de disección (8b), el bisturí (8c) y las tijeras de corte y
disección (8d).
El sistema se complementa con un pequeño display
que proporciona información del estado de funcionamiento o error,
así como del modo de funcionamiento. Se complementa el display con
diodos LED que proporcionan información adicional.
El sistema se interconecta a un ordenador
personal para mediante un controlador, permitir la visualización y
el control de las diferentes señales.
Serán independientes de la invención los
materiales empleados en la fabricación de los componentes del
dispositivo háptico, siempre y cuando no afecten a su
esencialidad.
Claims (10)
1. Dispositivo háptico para la cirugía virtual
de propósito general, que permite la simulación de cualquier
técnica de cirugía, el cual comprende al menos tres soportes
neumáticos (3) que sustentan una corona fija (2) sobre la cual
descansa una plataforma circular móvil (4) la cual está conectada a
un motor de giro axial y acoplada a través de un sistema de
realimentación (5) a un actuador (7) y al soporte (6) de dicho
actuador, caracterizado porque dichos soportes neumáticos
(3) están equipados con cilindros neumáticos (23) y porque la
cabeza de dicho actuador (8) es intercambiable dependiendo de la
técnica quirúrgica que se quiera simular.
2. Dispositivo háptico según la reivindicación
1, caracterizado porque dicho sistema de realimentación (5)
comprende un sistema de transmisión del movimiento (26) y un motor
de realimentación (25).
3. Dispositivo háptico según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque además
comprende un sistema de información de errores y estado del
sistema.
4. Dispositivo háptico según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque además
comprende un sistema de información con diodos LED que proporcionan
información adicional.
5. Dispositivo háptico según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque además
comprende un ordenador personal de visualización y control de las
diferentes señales.
6. Dispositivo háptico según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha
cabeza del actuador (8) simula un instrumento utilizado en cirugía
el cual se selecciona del grupo formado por las tijeras de
laparoscopia (8a), las pinzas de disección (8b), el bisturí (8c) y
las tijeras de corte y disección (8d).
7. Dispositivo háptico según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende
dos actuadores capaces de operar simultáneamente.
8. Procedimiento para la simulación de al menos
una técnica de cirugía caracterizado porque las
configuraciones apropiadas para cada técnica se consiguen mediante
un actuador (7) cuya cabeza (8) es intercambiable en función de la
técnica que se pretenda simular y cuya corona fija (2) bascula por
la acción de unos cilindros neumáticos instalados en soportes
neumáticos (3) de manera que dicha corona fija (2) se inclina sobre
un eje horizontal, y cuya plataforma circular móvil (4), la cual es
accionada por un sistema de realimentación (5), permite el giro
sobre el eje vertical.
9. Procedimiento háptico según la reivindicación
8, caracterizado porque las señales emitidas por dicho
actuador (7) se visualizan en un ordenador personal, mediante el
cual se controla dicho actuador (7).
10. Procedimiento háptico según cualquiera de
las reivindicaciones 8 y 9, caracterizado porque se combinan
de forma simultánea dos actuadores.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200500100A ES2270687B1 (es) | 2005-01-19 | 2005-01-19 | Dispositivo haptico para cirugia virtual. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200500100A ES2270687B1 (es) | 2005-01-19 | 2005-01-19 | Dispositivo haptico para cirugia virtual. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2270687A1 ES2270687A1 (es) | 2007-04-01 |
| ES2270687B1 true ES2270687B1 (es) | 2008-06-01 |
Family
ID=38319264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200500100A Active ES2270687B1 (es) | 2005-01-19 | 2005-01-19 | Dispositivo haptico para cirugia virtual. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2270687B1 (es) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2374908B2 (es) * | 2010-07-07 | 2012-11-16 | Universidad Miguel Hernández De Elche | Simulador de microinyección intracitoplásmica. |
| CN103473978B (zh) * | 2013-09-27 | 2015-09-30 | 淮阴师范学院 | 用于虚拟手术训练实现人机交互的手术钳接口装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5805140A (en) * | 1993-07-16 | 1998-09-08 | Immersion Corporation | High bandwidth force feedback interface using voice coils and flexures |
| US6330837B1 (en) * | 1997-08-28 | 2001-12-18 | Microdexterity Systems, Inc. | Parallel mechanism |
| JP4117954B2 (ja) * | 1998-12-14 | 2008-07-16 | 三菱プレシジョン株式会社 | ４軸のフォースフィードバックを有する力覚インタフェース装置 |
-
2005
- 2005-01-19 ES ES200500100A patent/ES2270687B1/es active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2270687A1 (es) | 2007-04-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8328560B2 (en) | Laparoscopic apparatus | |
| EP1609431B1 (en) | Haptic device for use in surgical simulation systems | |
| WO2009000939A1 (es) | Simulador para cirugía laparoscópica | |
| US7802990B2 (en) | Laparoscopic camera navigation trainer | |
| US6377011B1 (en) | Force feedback user interface for minimally invasive surgical simulator and teleoperator and other similar apparatus | |
| BR112019025752B1 (pt) | Sistema de realidade virtual para simular um ambiente cirúrgico robótico, método implementado por computador para simular um ambiente cirúrgico robótico em um sistema de realidade virtual e sistema de realidade virtual para simular a cirurgia robótica | |
| ES2291112B1 (es) | Instrumento quirurgico para cirugia endoscopica. | |
| WO2008099028A1 (es) | Sistema de simulación para entrenamiento en cirugía artroscópica. | |
| US11488494B2 (en) | Laparoscopic instrument holder for surgical simulation and training | |
| US11335212B2 (en) | Surgical simulation arrangement | |
| WO2009135956A1 (es) | Rodilla articulada para simulación artroscópica | |
| JP2017525413A (ja) | 低侵襲手術用の再構成可能なロボットアーキテクチャ | |
| ES2270687B1 (es) | Dispositivo haptico para cirugia virtual. | |
| Marecik et al. | A lifelike patient simulator for teaching robotic colorectal surgery: how to acquire skills for robotic rectal dissection | |
| US11657730B2 (en) | Simulator for manual tasks | |
| US20190172370A1 (en) | Neurosurgical Laparoscopy Training Device and Method of Training | |
| ES2534140A1 (es) | Procedimiento y dispositivo para el aprendizaje y entrenamiento de operaciones de cirugía laparoscópica e intervenciones similares | |
| ES2200679B1 (es) | Sistema de teleoperacion de robots para reseccion transuretral de la prostata. | |
| WO2004032752A1 (es) | Asistente robótico para cirugía laparoscópica | |
| US20240071255A1 (en) | System for a minimally invasive surgery training | |
| ES2181526B1 (es) | Sistema robotico asistente para cirugia laparoscopica. | |
| Podolsky et al. | Robotic Cleft Palate Surgery and Simulation | |
| ES2402610B1 (es) | Conjunto de accesorios universales para dispositivos de seguimiento de instrumentos | |
| Mees et al. | Acquisition of specific laparoscopic skills for laparoscopic hepatopancreatobiliary surgery | |
| BR102019016493A2 (pt) | Dispositivo operatório leve |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20070401 Kind code of ref document: A1 |
|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2270687B1 Country of ref document: ES |