ITMI20130702A1 - Sistema di chirurgia robotizzata con controllo perfezionato - Google Patents

Description

"Sistema di chirurgia robotizzata con controllo perfezionato"

La presente invenzione si riferisce ad un sistema di chirurgia robotizzata, in particolare per operazioni mini invasive, quali quelle endoscopiche.

Nella tecnica nota sono stati proposti sistemi robotizzati per l’esecuzione di operazioni chirurgiche, in particolare operazioni laparoscopiche. Tali sistemi robotizzati comprendono uno o più bracci robot che sono controllati da un chirurgo mediante una speciale consolle. Tale consolle comprende in genere uno schermo televisivo, sul quale sono mostrate le immagini del campo operatorio (solitamente riprese da una telecamera endoscopica) e da opportuni manipolatori attraverso i quali il chirurgo aziona i movimenti dei bracci robotizzati. I manipolatori possono essere del tipo con ritorno di forza, così che il chirurgo può anche sentire sulle proprie mani le forze esercitate dagli strumenti chirurgici robotici sui tessuti del paziente.

Solitamente, uno dei bracci robotizzati movimenta la telecamera, così che il chirurgo può variarne il punto di vista durante l’operazione, mentre uno o più bracci robotizzati movimentano i ferri operatori (pinze, forbici, bisturi, aspiratori, ecc.) con i quali il chirurgo esegue l’operazione prevista.

Il controllo del sistema da parte del chirurgo risulta alquanto complesso a causa della quantità di comandi a sua disposizione e del numero di parametri di funzionamento che il chirurgo deve mantenere sotto il proprio controllo. Oltre al movimento dei bracci robotizzati, il chirurgo deve anche azionare gli utensili chirurgici supportati dai bracci (ad esempio, deve comandare l’apertura e la chiusura delle pinze o delle forbici) e comandare l’ottica della telecamera per avere immagini più o meno ingrandite del campo operatorio a seconda della necessità del momento.

Spesso il chirurgo mentre osserva l’immagine ripresa dalla telecamera deve comandare contemporaneamente due bracci robotizzati portanti utensili chirurgici, cosicché le sue mani sono entrambe occupate dai corrispondenti manipolatori.

Ciò impedisce al chirurgo di comandare ulteriori funzioni del sistema se non distogliendo almeno una mano dal controllo degli utensili chirurgici. Sono anche stati proposti sistemi con alcune funzioni azionabili mediante pedali o mediante ulteriori dispositivi di comando disposti sui manipolatori per essere manovrabili con un dito senza dovere lasciare la presa sul manipolatore stesso. Tutti questi sistemi sono però spesso non intuitivi e, comunque, distraggono il chirurgo dalla manovra precisa dei manipolatori chirurgici.

Un ulteriore problema à ̈ che il chirurgo, per un qualunque motivo (ad esempio, per azionare ulteriori funzioni o per osservare parametri forniti dalla consolle o da altri strumenti ed esterni al campo operatorio), può distrarre l’attenzione dall’immagine del campo operatorio. In tale condizioni, il chirurgo non può accorgersi di movimenti inopportuni e pericolosi degli strumenti chirurgici robotizzati, anche da lui stesso inavvertitamente provocati mantenendo le mani sui manipolatori.

Per evitare ciò, à ̈ stato proposto l’impiego di un pedale che il chirurgo deve azionare per attivare/disattivare il movimento dei robot, così da potere disattivare il movimento prima di togliere le mani dai manipolatori e di distogliere l’attenzione dal campo operatorio. L’uso tempestivo di tale pedale à ̈ però lasciato al chirurgo.

Scopo generale della presente invenzione à ̈ fornire un sistema di chirurgia robotizzata e un metodo di controllo che consentano un migliore e più sicuro controllo da parte del chirurgo, fornendo così, fra l’altro, una migliore sicurezza operativa del sistema.

In vista di tale scopo si à ̈ pensato di realizzare, secondo l'invenzione, un sistema chirurgico robotizzato secondo la rivendicazione 1.

Sempre secondo l’invenzione si à ̈ pensato di realizzare un metodo per il controllo di un sistema chirurgico robotizzato secondo la rivendicazione 10. Per rendere più chiara la spiegazione dei principi innovativi della presente invenzione ed i suoi vantaggi rispetto alla tecnica nota si descriverà di seguito, con l'aiuto dei disegni allegati, una realizzazione esemplificativa applicante tali principi. Nei disegni:

-figura 1 rappresenta una vista schematica di un sistema chirurgico realizzato secondo l’invenzione;

-figura 2 rappresenta uno schema a blocchi del sistema secondo l’invenzione.

Con riferimento alle figure, in figura 1 à ̈ mostrato schematicamente un sistema chirurgico robotizzato, indicato genericamente con 10, realizzato secondo l’invenzione.

Il sistema 10 comprende almeno un braccio robot 11 che agisce sotto il controllo di una consolle di comando 12 alla quale prende posto il chirurgo, ad esempio seduto in una postura di lavoro comoda. La consolle può anche essere montata su ruote per essere facilmente spostabile.

Il braccio robot sarà di tipo sostanzialmente noto e adatto allo specifico impiego. Nel sistema 12 qui mostrato i bracci robot sono tre, anche se un numero diverso può essere facilmente impiegato.

Il braccio robot (o ciascun braccio robot) termina con un polso adatto a reggere e azionare uno strumento chirurgico per agire su un paziente 13. Tale strumento sarà in genere un noto strumento per operazioni endoscopiche e, in particolare, laparoscopiche. Uno degli strumenti à ̈ vantaggiosamente una telecamera 14 che riprende il campo operatorio (nel caso specifico, interno al paziente), mentre gli altri strumenti possono essere adatti noti ferri chirurgici 15, 16 (pinze, aspiratori, bisturi, ecc.). I bracci robot, gli strumenti e gli attuatori per la manovra di tali strumenti non saranno qui ulteriormente descritti o mostrati, essendo noti e facilmente immaginabili dal tecnico esperto. Anche le operazioni chirurgiche possibili con il sistema e le loro modalità di esecuzione non sono qui ulteriormente descritte, essendo facilmente immaginabili dall’esperto.

I bracci robot vengono comandati da un’adatta e nota unità elettronica di controllo 30 così da eseguire i movimenti comandati per mezzo della consolle 12. L’unità 30 riceverà i comandi di movimento ad alto livello (ad esempio, posizione e inclinazione voluta per l’utensile supportato dal robot) e li eseguirà trasformandoli nelle corrispondenti sequenze di segnali da inviare ai singoli motori dei giunti del braccio robot. I bracci robot possono anche prevedere noti sensori di forza, utilizzati sia dall’unità 30 per evitare danni a causa di collisioni del braccio con oggetti nel suo spazio di lavoro, sia per fornire adeguato feedback all’operatore alla consolle, come sarà chiaro dal seguito. I collegamenti fra consolle e unità di controllo dei robot possono essere vantaggiosamente a fibra ottica per ridurre la possibilità di interferenze sui segnali trasmessi.

Bracci robot e sistemi di controllo adatti sono ad esempio descritti in WO2007/088208, WO2008/049898, WO2007/088206.

Per il comando dei movimenti degli strumenti chirurgici, la consolle può vantaggiosamente comprendere una coppia di noti manipolatori 17, 18, impugnabili dal chirurgo e i cui movimenti vengono adeguatamente riprodotti dagli strumenti chirurgici attraverso il movimento dei bracci robot 11. Vantaggiosamente, i manipolatori potranno essere del noto tipo con ritorno di forza (vale a dire con interfaccia tattile che fornisce movimento pesato e rilevamento tattile) così che il chirurgo potrà sentire sui manipolatori le forze esercitate dagli strumenti chirurgici robotici sui tessuti del paziente. Adatte interfacce tattili sono ben conosciute nel campo della chirurgia endoscopica robotizzata.

Solitamente, ciascun manipolatore azionerà un braccio robot. Vantaggiosamente, nel caso di più di due bracci, sarà previsto un comando sulla consolle per potere assegnare a scelta ciascun manipolatore ad un voluto braccio robot, come sarà spiegato ulteriormente nel seguito. Potranno anche essere previsti una tastiera 19 ed altri dispositivi di immissione di comandi, ad esempio comprendenti anche un dispositivo a pedale 20. Il dispositivo 20 può comprendere uno o più pedali per attivare, ad esempio, l’erogazione di potenza per strumenti monopolari e bipolari, le funzioni di irrigazione e di aspirazione, se previste per uno specifico strumento, ecc.

La consolle 12 comprendere anche un sistema 21 di tracciamento del movimento oculare (eye-tracker) per la rilevazione della direzione dello sguardo del chirurgo alla consolle e di comando del sistema chirurgico anche in funzione della direzioni di sguardo rilevata. In tale modo, il chirurgo può comandare funzioni del sistema mediante movimenti degli occhi.

Vantaggiosamente, la consolle comprende uno schermo video 22 con almeno una zona 23 per la visualizzazione del campo operatorio. Tale visualizzazione à ̈ fornita dalla telecamera 14, eventualmente integrata (ad esempio per fornire al chirurgo informazioni aggiuntive e/o migliorarne la comprensione del campo operatorio) con immagini sintetiche generate da un sistema computerizzato 24, in sé noto, di gestione della consolle e che verrà ulteriormente descritto in seguito.

Come sarà chiaro nel seguito, il sistema computerizzato 24 genera e gestisce una interfaccia uomo/macchina (HMI=Human Machine Interface), che permetterà al chirurgo di interagire con il sistema chirurgico.

Per una tradizionale visualizzazione bidimensionale, l’immagine proveniente dall’endoscopio potrà essere direttamente visualizzata sullo schermo 22.

Vantaggiosamente, può però essere previsto un sistema di visualizzazione tridimensionale del campo operatorio. In tale caso, la telecamera 14 può essere di un noto tipo stereoscopico che fornisce adatti segnali 25, 26 rappresentanti due distinte immagini “destra†e “sinistra†riprese spazialmente sfalsate. I segnali 25, 26 sono elaborati da un dispositivo elettronico 27 così che l’immagine 3D possa essere mostrata al chirurgo mediante un sistema di visione stereoscopica.

Fra i vari noti sistemi di visione stereoscopica, à ̈ stato trovato particolarmente vantaggioso un sistema a filtri polarizzati, nel quale il dispositivo elettronico 27 comprende un noto stereo mixer che alterna righe delle immagini destra e sinistra ricevute dalla telecamera in modo da presentarle interlacciate nell’area di visualizzazione 23 dello schermo 22. Righe orizzontali alternate pari e dispari dell’immagine sullo schermo rappresentano così alternativamente righe delle immagini destra e sinistra riprese dalla telecamera.

In corrispondenza dell’area 23 di visualizzazione di tale immagine interlacciata à ̈ posto sullo schermo un noto filtro dotato di due diverse polarizzazioni sulle righe interlacciate pari e sulle righe interlacciate dispari. Per osservare l’immagine il chirurgo indossa occhiali 28 con le due lenti polarizzate in modo corrispondente alle due polarizzazioni del filtro sullo schermo, così da indirizzare all’occhio destro solo le righe dell’immagine appartenenti alla originale immagine destra ripresa dalla telecamera, mentre all’occhio sinistro giungono solo le righe dell’immagine appartenenti alla originale immagine sinistra ripresa dalla telecamera.

Si ottiene così di presentare al chirurgo la voluta immagine 3D del campo operatorio.

Se desiderato, con analogo procedimento potranno esse mostrate tridimensionali anche immagini sintetiche stereoscopiche prodotte dal sistema computerizzato 24.

In ogni caso, il sistema di tracciamento 21 permette di rilevare la direzione dello sguardo del chirurgo sullo schermo 22 e individuare quale zona dello schermo egli sta, o non sta, guardando. Usando un sistema di visualizzazione 3D con occhiali polarizzati non si ha interferenza con il sistema di tracciamento. Inoltre, gli occhiali con lenti polarizzate per la visione 3D sono facilmente realizzabili per essere compatibili con i normali occhiali da vista.

E’ stato trovato particolarmente vantaggioso che il sistema di tracciamento invii un comando di disabilitazione del movimento dei bracci robot al rilevamento di una direzione di sguardo che cade all’esterno dello schermo o almeno della zona dello schermo che riproduce il campo operatorio. In tale modo, si ha un sistema di sicurezza che evita movimenti dei bracci senza la diretta supervisione del chirurgo.

Si realizza così una funzione conosciuta in gergo come funzione “uomomorto†, per attivare il robot e mantenerlo attivato mentre l'utente sta guardando lo schermo.

Vantaggiosamente, per ulteriore sicurezza, può essere previsto un ulteriore mezzo di comando (ad esempio un pulsante 31 su un manipolo o un dispositivo a pedale 20) per dare un doppio consenso all’abilitazione dei comandi di movimentazione in modo tale che per riattivare la movimentazione il chirurgo deve guardare l’immagine sullo schermo e dare anche un comando manuale di consenso, mentre basta distogliere lo sguardo dall’immagine per interrompere il movimento.

Vantaggiosamente, lo schermo 22 visualizza, oltre alla vista dell’endoscopio, anche almeno parte dell’interfaccia uomo/macchina. Il sistema computerizzato 24 che realizza l’interfaccia visualizza su uno schermo aree di selezione 29 associate a comandi per il sistema.

Vantaggiosamente, le aree di selezione possono essere disposte sullo stesso schermo 22 che visualizza la vista del campo operatorio. Ad esempio, tali aree di selezione possono essere poste nella parte inferiore dello schermo, sotto l’area 23 di visualizzazione del campo operatorio. Il sistema di tracciamento stima la direzione dello sguardo del chirurgo e comanda la selezione dei comandi associati ad una area di selezione quando rileva una direzione di sguardo che cade all’interno di tale area.

I comandi associati alle varie aree di selezione possono essere di qualsiasi tipo ritenuto utile. Ad esempio, tali comandi possono essere scelti fra quelli più frequentemente usati durante lo svolgimento dell’operazione chirurgica robotizzata.

E’ stato trovato particolarmente vantaggioso (soprattutto quando la consolle comprende due manipolatori di comando e più di due bracci robot) che i comandi associati alle aree di selezione comprendano i comandi di assegnazione dei manipolatori ai bracci robot.

Il chirurgo può così alternare il controllo dei vari bracci robot sui due manipolatori senza lasciate la presa sui manipolatori, ma semplicemente guardando le corrispondenti aree di selezione. Ad esempio, il chirurgo può passare temporaneamente al controllo del braccio con la telecamera, per modificare la visuale del campo operatorio, e poi ritornare rapidamente al controllo del braccio robot con il quale stava operando.

Per ulteriore sicurezza, la consolle può vantaggiosamente comprendere un dispositivo di immissione di un apposito comando di conferma dell’esecuzione del comando associato all’area di selezione guardata. Tale dispositivo può vantaggiosamente essere un pulsante 31 disposto su uno o su entrambi i manipolatori, per essere premuto, ad esempio, con il pollice della mano che impugna il manipolatore. Si può così facilmente convalidare le azioni comandate dagli occhi attraverso il sistema di tracciamento oculare, ad esempio per selezionare un robot per associarlo al manipolatore, aprire/chiudere gli strumenti chirurgici e cambiare le regolazioni del robot che si sta comandando.

Un altro impiego del pulsante può essere anche quello di controllare il movimento di un grado di libertà di torsione sullo strumento (se disponibile).

Si può anche vantaggiosamente prevedere che la procedura di assegnazione di un robot avvenga selezionando visivamente l’immagine del nuovo robot che si vuole assegnare, confermando la selezione col pulsante e trascinando poi l’immagine selezionata fino alla posizione dove si vede l’immagine del robot correntemente assegnato al manipolo destro o sinistro. Il trascinamento consiste nel mantenere il pulsante premuto e spostare lo sguardo alla posizione del robot. Per concludere il trascinamento, bisogna rilasciare il pulsante mantenendo lo sguardo nella zona previamente indicata.

Il sistema di tracciamento oculare può essere uno dei molti tipi in sé noti. E’ stato trovato però essere particolarmente vantaggioso, un sistema di tracciamento oculare comprendente almeno una telecamera di ripresa dell’immagine di almeno gli occhi del chirurgo e mezzi di calcolo della direzione dello sguardo in funzione dell’immagine ripresa.

In particolare, come mostrato schematicamente in figura 2, il sistema di tracciamento 21 può comprendere due telecamere 32, 33, affiancate ad opportuna distanza per riprendere due immagini spazialmente sfalsate degli occhi del chirurgo. I mezzi di calcolo (ad esempio a microprocessore opportunamente programmato) presenti nel sistema di tracciamento 21 possono così operare una triangolazione della direzione dello sguardo in funzione della comparazione delle due immagini riprese. Sempre vantaggiosamente, il sistema di tracciamento può comprendere anche una sorgente 34 di luce infrarossa per illuminare all’infrarosso gli occhi e renderne più facile l’individuazione nell’immagine ripresa.

Vantaggiosamente, il sistema di eye-tracker può essere solidale al monitor così che se quest’ultimo viene spostato, l’eye-tracker può continuare a funzionare correttamente.

Sempre in figura 2 à ̈ mostrato schematicamente un schema a blocchi di una possibile vantaggiosa realizzazione della consolle. In tale realizzazione, il sistema à ̈ stato suddiviso per chiarezza in tre blocchi o gruppi funzionali principali.

Il primo blocco, indicato con 40, comprende i componenti implicati direttamente nel movimento dei bracci robot. Nel blocco 40 à ̈ presente un primo computer industriale 41, in sé noto, dotato di sistema operativo realtime (ad esempio, RT-LINUX) per eseguire in tempo certo e prevedibile i comandi legati al controllo dei robot. Il computer 41 à ̈ connesso all’unità (o alle unità) 30 di comando dei robot, attraverso la rete di comunicazione 42. Il computer 41 riceve i comandi di movimentazione provenienti dai manipolatori 17 e 18 per inviarli ai robot ed emette segnali di comando dei dispositivi 43 di ritorno di forza dei manipolatori per il feedback tattile. Al computer 41 sono anche vantaggiosamente connessi quei comandi manuali che richiedono immediata risposta del sistema, come ad esempio i pedali 20, se impiegati per inviare, fra l’altro, comandi di arresto del movimento del robot.

Il secondo blocco funzionale, indicato con 44, comprende un secondo computer industriale 45 che produce e controlla l’interfaccia uomo/macchina (HMI) che non richiede un funzionamento strettamente real-time. A tale secondo computer à ̈ connesso il sistema di tracciamento oculare 21, l’eventuale tastiera 19 e gli altri comandi dell’interfaccia. Il computer 45 produce anche le immagini video sintetiche da riprodurre sullo schermo 22 (ad esempio le aree di comando visuale 31) e può comandare le eventuali funzioni di variazione dell’ingrandimento dell’immagine del campo operatorio.

Il computer 41 e 45 realizzano il sistema computerizzato 24 di controllo della consolle.

I computer 41 e 45 e l’unità 30 di controllo dei robot possono comunicare fra loro attraverso la rete 42. L'applicazione HMI gestita dal computer 45 permette così di assegnare i robot ai manipolatori ed anche visualizzare le informazioni relative ad ogni robot, come ad esempio gli strumenti correntemente inseriti, lo stato della scala di movimento, la condizione di retroazione, le condizione del fulcro di rotazione degli strumenti inseriti nel corpo del paziente, lo stato dei robot, lo stato del collegamento con i robot, eventuali condizioni di emergenza, ecc.

Il terzo blocco funzionale, indicato con 46, si occupa di riprodurre le immagini sullo schermo, fornendo ad esempio la funzione “dell'immagine nell'immagine†(PiP=Picture-in-Picture) impiegando il segnale provenienti dalla telecamera 14 che riprende il campo operatorio e il segnale di immagine 47 prodotto per visualizzare l’interfaccia HMI. Il terzo blocco comprende anche lo stereo mixer 27 per la visione tridimensionale.

Vantaggiosamente, per la funzione PIP il monitor 22 à ̈ realizzato con due ingressi separati. La sorgente principale à ̈ visualizzata a schermo pieno mediante, ad esempio, un collegamento DVI, mentre nello stesso tempo un altro ingresso video (ad esempio un collegamento VGA) à ̈ visualizzato in finestre di inserzione. La sorgente principale (a schermo pieno) à ̈ costituita dalla vista dell’endoscopio in due o tre dimensioni che giunge dal sistema endoscopico. La seconda fonte proviene dal computer 45 che produce l’interfaccia uomo/macchina HMI.

Durante la fase di calibratura del sistema 21 di tracciamento oculare, la visualizzazione a schermo pieno può anche essere commutata dinamicamente (ad esempio, attraverso un comando seriale inviato dall'applicazione HMI al monitor) al segnale video prodotto dal computer 45.

Vantaggiosamente, la consolle può anche comprendere un sistema di rilevamento della distanza fra schermo e occhi del chirurgo per comandare una variazione dell’ingrandimento dell’immagine del campo operatorio mostrata sullo schermo in funzione di una variazione della distanza rilevata. In tale modo, il chirurgo può comandare in modo intuitivo l’ingrandimento dell’immagine semplicemente avvicinando il viso allo schermo e, viceversa, aumentare l’ampiezza della visualizzazione del campo operatorio, riducendone l’ingrandimento, allontanando il viso dallo schermo.

Il sistema di rilevamento della distanza può essere realizzato in vari modi, in sé noti, quali ad esempio mediante impiego di misuratori telemetrici ad ultrasuoni.

Vantaggiosamente, può però essere impiegato il sistema di tracciamento oculare 21, grazie alla ripresa stereoscopica che permette di calcolare per triangolazione la distanza del viso del chirurgo. Ciò, unito alla funzione di individuazione degli occhi propria del sistema di tracciamento oculare, permette una reale misura accurata della distanza del punto di vista del chirurgo dallo schermo.

Oltre che un ingrandimento, il sistema può anche produrre uno spostamento dell’immagine, ad esempio per centrare l’immagine o per spostare con lo sguardo l’immagine a destra, a sinistra, in alto o in basso.

Quando il campo operatorio à ̈ ripreso da una telecamera, preferibilmente una telecamera endoscopica, supportata da uno dei bracci robotizzati, à ̈ stato trovato vantaggioso che il sistema di tracciamento della direzione dello sguardo permetta anche di comandare il movimento di tale telecamera. Quando questa funzione viene abilitata (ad esempio, mediante l’immissione, mediante selezione a vista di una apposita area 29, del relativo comando di attivazione), il movimento degli occhi sull’immagine del campo operatorio comanda il movimento del braccio robot per spostare e, vantaggiosamente, centrare sullo schermo la zona guardata. Il comando dell’effettivo movimento della telecamera può anche avvenire solo alla pressione di un pulsante o pedale di conferma, come già sopra descritto. In tale modo, il chirurgo à ̈ libero di muovere gli occhi sull’immagine senza avere spostamento dell’inquadratura se non quando preme contemporaneamente il pulsante o pedale di conferma. Se si combinano le funzioni sopra descritte di movimento e di ingrandi-mento, il sistema diviene molto facile da comandare, i movimenti dello sguardo spostando l’inquadratura sullo schermo mentre l’avvicinamento o l’allonta-namento degli occhi dallo schermo ingrandiscono o rimpiccioliscono l’immagine mostrata.

Quando viene impiegata la visualizzazione tridimensionale del campo operatorio, il sistema di rilevamento della distanza può anche essere impiegato per segnalare al chirurgo quando egli si trova entro un intervallo ottimale di distanza dallo schermo.

Infatti, solitamente i sistemi di visualizzazione tridimensionale hanno un intervallo ottimale di distanza dallo schermo nel quale l’effetto tridimensionale à ̈ migliore.

Inoltre, la combinazione fra il 3D e il tracciamento oculare implica alcuni vincoli circa la posizione e la distanza dallo schermo, vincoli che dipendono dalla posizione del chirurgo, del tracciatore e dal dispositivo di visualizzazione.

Il sistema di interfaccia HMI della consolle può essere impostato per indicare al chirurgo, mediante vari noti sistemi sonori e/o ottici, quando egli à ̈ situato nella posizione ottimale rispetto allo schermo. Inoltre, si può anche prevedere una funzione che indica se la distanza rispetto all’eyetracker à ̈ adeguata. Quando il 3D e l’eyetracker vengono usati insieme, lo spazio di lavoro adeguato può essere lo stesso per entrambi e lo stesso indicatore può compiere entrambe le due funzioni.

L'area di lavoro del tracciatore oculare 21 sarà in genere scelta ben maggiore di quella per la visione ottimale dell’immagine tridimensionale. Ad esempio, à ̈ stato trovato vantaggioso un intervallo di funzionamento del tracciatore compreso fra 40 e 75 cm, con la possibilità di rintracciare gli occhi entro un angolo verticale di 30° e -10°. La vista ottimale 3D à ̈ ottenuta a 60-70 cm dallo schermo (in questo intervallo, le informazioni saranno differenziate perfettamente fra l’occhio destro e sinistro) e ricade perciò abbondantemente entro la zona di funzionamento del tracciatore. Comunque, sarà ancora possibile vedere in tre dimensioni dopo questo intervallo, finché il chirurgo rispetta il vincolo verticale. Oltre le estremità superiore e inferiore dello schermo, il 3D à ̈ perso.

A questo punto à ̈ chiaro come si siano ottenuti gli scopi prefissati. Con il sistema e il metodo di controllo descritti à ̈ possibile comandare i bracci robotici con rilevamento tattile, visualizzare la vista dell’endoscopio, in due o tre dimensioni, insieme con l'applicazione HMI ed attivare alcune funzionalità usando un inseguitore/tracciatore del movimento oculare. Grazie all’uso del tracciamento oculare, sono offerte varie interessanti possibilità di comando. Innanzitutto, fra le varie funzionalità associate al sistema di tracciamento oculare vi à ̈ vantaggiosamente quella di potere arrestare con sicurezza il movimento dei bracci robot se il chirurgo non sta guardando l’immagine del campo operatorio, con il movimento del braccio robot che viene inibito o permesso automaticamente quando la direzione di sguardo rilevata non cade o cade all’interno della prestabilita zona dello schermo.

Inoltre, l’interfaccia HMI à ̈ intuitiva e facile da usare perché può essere controllata dalla vista del chirurgo (in associazione oppure no con un dispositivo di conferma all’attivazione). I vantaggi principali sono che il chirurgo può usare i propri occhi per selezionare ed assegnare i bracci robotici ai manipolatori senza rimuovere le mani dai manipolatori.

Naturalmente, la descrizione sopra fatta di una realizzazione applicante i principi innovativi della presente invenzione à ̈ riportata a titolo esemplificativo di tali principi innovativi e non deve perciò essere presa a limitazione dell'ambito di privativa qui rivendicato. Ad esempio, la consolle realizza una stazione di lavoro chirurgica di tele-operazione per il sistema robotizzato che può essere nella stessa stanza o a distanza, anche con connessione mediante reti geografiche o simili. La consolle principale di controllo à ̈, infatti, un dispositivo di telecomando che permette anche di operare un paziente dall'esterno della sala operatoria e dovunque finché i ritardi temporali nella comunicazione sono limitati.

Il sistema tele-chirurgico sarà adatto a qualsiasi tipo di intervento laparoscopico o similare. Ovviamente, qui con la dizione “chirurgo†si à ̈ inteso indicare una qualsiasi persona che comanda il sistema robot per mezzo della consolle.

Deve essere notato che, come facilmente ora immaginabile dal tecnico esperto, il sistema secondo l’invenzione à ̈ modulare e può essere ad esempio configurato per usare un numero maggiore di robot (ad esempio fino a cinque robot) e anche una o due consolle di comando.

Claims (16)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema chirurgico robotizzato (10) comprendente almeno un braccio robot (11) che agisce sotto il controllo di una consolle di comando (12) che à ̈ destinata al chirurgo, caratterizzato dal fatto di comprendere un sistema (21) di rilevamento della distanza fra occhi del chirurgo e uno schermo (22) mostrante un’immagine del campo operatorio, tale sistema di rilevamento della distanza comandando una variazione dell’ingrandimento e/o posizione dell’immagine del campo operatorio mostrata sullo schermo (22) in funzione di una variazione della distanza rilevata.
2. 2. Sistema secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che alla diminuzione della distanza corrisponde un ingrandimento dell’immagine e viceversa.
3. 3. Sistema secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il sistema di rilevamento della distanza comprende misuratori telemetrici ad ultrasuoni.
4. 4. Sistema secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la consolle (12) comprende un sistema di tracciamento oculare (21) per la rilevazione della direzione dello sguardo del chirurgo e per l’immissione di comandi in funzione della direzioni di sguardo rilevata.
5. 5. Sistema secondo rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che il sistema di rilevamento della distanza comprende il sistema di tracciamento oculare (21) per calcolare la distanza attraverso una ripresa stereoscopica che permette di ricavare per triangolazione la distanza del viso del chirurgo dallo schermo.
6. 6. Sistema secondo rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che à ̈ prodotto uno spostamento dell’immagine in funzione della direzione rilevata dello sguardo.
7. 7. Sistema secondo rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che lo schermo (22) fa parte di un sistema di visualizzazione del campo operatorio in 3D.
8. 8. Sistema secondo rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che il sistema di tracciamento oculare comprende almeno una telecamera (32, 33) di ripresa dell’immagine di almeno gli occhi del chirurgo e mezzi (21) di calcolo della direzione dello sguardo in funzione dell’immagine ripresa.
9. 9. Sistema secondo rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la consolle (12) comprende uno schermo (22) con almeno una zona (23) per la visualizzazione del campo operatorio ripreso da una telecamera (14), preferibilmente una telecamera endoscopica, movimentata da un braccio robot (11), i comandi in funzione della direzione di sguardo rilevata comprendendo comandi di movimentazione di tale braccio robot per variare l’inquadratura della telecamera.
10. 10. Metodo per il controllo di un sistema chirurgico robotizzato comprendente almeno un braccio robot (11) che agisce sotto il controllo di una consolle di comando (12) destinata al chirurgo, nel quale su uno schermo viene visualizzata una immagine del campo operatorio, viene rilevata la distanza degli occhi del chirurgo dallo schermo e l’ingrandimento e/o posizione dell’immagine à ̈ variata in funzione della distanza rilevata.
11. 11. Metodo secondo rivendicazione 10, nel quale alla diminuzione della distanza corrisponde un ingrandimento dell’immagine e viceversa.
12. 12. Metodo secondo rivendicazione 10, nel quale la direzione dello sguardo del chirurgo viene rilevata e funzioni del sistema chirurgico vengono comandate in funzione della direzione di sguardo rilevata.
13. 13. Metodo secondo rivendicazione 10, nel quale viene segnalato se la distanza rilevata à ̈ all’interno di un prefissato spazio di lavoro del sistema di rilevamento della distanza e/o se à ̈ all’interno di un prefissato spazio di visione dell’immagine del campo operatorio, preferibilmente in 3D.
14. 14. Metodo secondo rivendicazione 12, nel quale che la rilevazione della distanza comprende l’effettuare una ripresa stereoscopica che permette di ricavare per triangolazione la distanza del viso del chirurgo dallo schermo.
15. 15. Metodo secondo rivendicazione 12, nel quale su uno schermo viene visualizzata una immagine del campo operatorio ripresa da una telecamera, preferibilmente una telecamera endoscopica, movimentata da un braccio robot (11) e il braccio robot varia l’inquadratura della telecamera in funzione della direzione rilevata dello sguardo sull’immagine sullo schermo.
16. 16. Metodo secondo rivendicazione 12, caratterizzata dal fatto che à ̈ prodotto uno spostamento dell’immagine in funzione della direzione rilevata dello sguardo.