RU2757991C2 - Method for automated control of a robotic operational exoscope - Google Patents

Method for automated control of a robotic operational exoscope Download PDF

Info

Publication number
RU2757991C2
RU2757991C2 RU2020122230A RU2020122230A RU2757991C2 RU 2757991 C2 RU2757991 C2 RU 2757991C2 RU 2020122230 A RU2020122230 A RU 2020122230A RU 2020122230 A RU2020122230 A RU 2020122230A RU 2757991 C2 RU2757991 C2 RU 2757991C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
surgeon
exoscope
signals
video camera
head
Prior art date
Application number
RU2020122230A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2020122230A (en
RU2020122230A3 (en
Inventor
Давид Ильич Пицхелаури
Валерий Владимирович Шеваль
Николай Борисович Рожнин
Андрей Егорович Быканов
Александр Заурович Саникидзе
Николай Александрович Коновалов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Толикети"
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Толикети" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Толикети"
Priority to RU2020122230A priority Critical patent/RU2757991C2/en
Publication of RU2020122230A publication Critical patent/RU2020122230A/en
Publication of RU2020122230A3 publication Critical patent/RU2020122230A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2757991C2 publication Critical patent/RU2757991C2/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Endoscopes (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)

Abstract

FIELD: medical equipment.
SUBSTANCE: invention relates to medicine, namely to a method for automated control of a robotic operating exoscope, based on mechanical movement of the video camera of the exoscope, using a closed system of combining tracking drives forming an internal circuit and performing controlled movement of the moving parts of the manipulator according to the degrees of freedom thereof. The angular coordinates of the moving parts of the manipulator are measured therein. The input control impacts on said closed system are formed by means of technological actions of the surgeon. The focal length of the optical system of the video camera of the exoscope is altered. An image of the surgical operation area is formed on the monitor screen based on the signals from the video camera of the exoscope. The input control impacts on the internal circuit are formed in the external circuit of a two-circuit system for automated control of the observation processes closed through the surgeon using the robotic operating exoscope. For this purpose, the coordinates of the spatial position of the head of the surgeon observing the image of the surgical operation area on the monitor screen are measured in the initial state and in the current time of performing the surgical operation. Signals completing the measurements of the position of the head of the surgeon in the initial state to the signals corresponding to the current spatial position of the head of the surgeon are formed. The completing signals are converted into signals proportional to the coordinates of the required spatial position of the video camera of the exoscope. The input control impacts are formed for the local movement tracking drives of the manipulator links in accordance with the converted signals for completing to the signals corresponding to the required spatial position of the video camera of the exoscope.
EFFECT: increase in the efficiency of using the operation time, reduction in the labour intensity of the work of the surgeon due to the reduction in the volume of auxiliary supporting technological operations and the improvement in the quality of performed surgical operations are achieved.
3 cl, 8 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention relates

Изобретение относится к области медицинской техники, обеспечивающей информационную поддержку проведения хирургических операций (ассистенция), и может быть использовано для дистанционного управления пространственными параметрами поля зрения операционных экзоскопов.The invention relates to the field of medical technology, providing information support for surgical operations (assistance), and can be used for remote control of the spatial parameters of the field of view of operating exoscopes.

Уровень техникиState of the art

Многие годы стандартным интраоперационным оборудованием для выполнения микрохирургических операций, требующих получения изображений операционного поля под большим увеличением, являлись бинокулярные операционные микроскопы.For many years, binocular operating microscopes have been the standard intraoperative equipment for performing microsurgical operations requiring high magnification imaging of the surgical field.

Особенностью функционирования оптической схемы хирургического микроскопа является тот факт, что, чем больше увеличение и оптическое разрешение, которые использует хирург, тем меньше глубина резкости. В результате при работе на большом увеличении хирургу приходиться постоянно изменять фокусное расстояние оптической системы микроскопа. А при выполнении малоинвазивных и малотравматичных хирургических доступов уменьшение размера трепанационного окна приводит к увеличению количества перемещений микроскопа, и, соответственно, к увеличению времени на настройку фокусировки и общей длительности оперативного вмешательства.A feature of the functioning of the optical scheme of a surgical microscope is the fact that the greater the magnification and optical resolution that the surgeon uses, the shallower the depth of field. As a result, when working at high magnification, the surgeon has to constantly change the focal length of the optical system of the microscope. And when performing minimally invasive and low-traumatic surgical approaches, a decrease in the size of the trepanation window leads to an increase in the number of movements of the microscope, and, accordingly, to an increase in the time to adjust the focus and the total duration of the surgical intervention.

Известен способ управления пространственной ориентацией и фокусным расстоянием оптической системы операционного микроскопа, реализованный в устройстве «Марика» [1]. Способ позволяет хирургу, не прерывая операцию, управлять положением, ориентацией и фокусным расстоянием микроскопа при помощи губ и подбородка.The known method of controlling the spatial orientation and focal length of the optical system of the operating microscope, implemented in the device "Marika" [1]. The method allows the surgeon, without interrupting the operation, to control the position, orientation and focal length of the microscope using the lips and chin.

Недостатком данного способа является то, что работа с микроскопом требует от хирурга постоянного вынужденного, связанного с микроскопом, положения головы и направления взгляда строго в бинокуляры микроскопа, что ведет к низкой эффективности использования времени операции, повышенной утомляемости хирурга и повышению трудоемкости его работы.The disadvantage of this method is that working with a microscope requires the surgeon to have a permanent forced, connected with the microscope, head position and directing his gaze strictly into the binoculars of the microscope, which leads to a low efficiency of using the operation time, increased fatigue of the surgeon and an increase in the labor intensity of his work.

Благодаря последним достижениям в области оптики и цифровой обработки видеосигналов, в хирургии все более широкое распространение получают такие визуализационные системы ассистенции при хирургических операциях, как экзоскопы. В отличие от операционного микроскопа, экзоскоп имеет значительно меньшие размеры и закрепляется на расстоянии 25-75 см над операционным полем, что предоставляет хирургу большое пространство для работы, а увеличенное изображение, полученное видеосистемой экзоскопа, выводится на монитор. Также здесь отсутствует требование вынужденного положения головы, привязанное к ракурсу наблюдения и к расстоянию от головы до операционного поля. Однако, известные операционные экзоскопы также унаследовали недостатки операционных микроскопов, связанные с низкой эффективностью использования времени операции и повышенной трудоемкостью работы хирурга.With the latest advances in optics and digital video signal processing, surgical imaging systems such as exoscopes are becoming more common in surgery. In contrast to the operating microscope, the exoscope is much smaller and is fixed at a distance of 25-75 cm above the operating field, which provides the surgeon with a large space for work, and the enlarged image obtained by the exoscope video system is displayed on the monitor. Also, there is no requirement for a forced position of the head, tied to the observation angle and to the distance from the head to the surgical field. However, the known operating exoscopes have also inherited the disadvantages of operating microscopes associated with low efficiency in the use of operating time and increased labor intensity of the surgeon.

Известен способ визуализации операционного поля, реализованный в экзоскопической хирургической системе [2]. Устройство содержит систему линз для наблюдения поля хирургического объекта, систему подсветки объекта и систему валов и кронштейнов для ручного управления экзоскопом.The known method of visualization of the operating field, implemented in an exoscopic surgical system [2]. The device contains a lens system for observing the field of a surgical object, an object illumination system and a system of shafts and brackets for manual control of the exoscope.

Управление экзоскопом производится хирургом вручную, то есть хирург вынужден прерывать операцию, чтобы перенести кисть руки или кисти обеих рук на рукоятку или рукоятки управления экзоскопом. В соответствии с данным способом хирург, или ассистент хирурга, останавливает операцию, удаляет свои руки с инструментом от рабочей области операции, высвобождает свои руки от инструментов, вручную снимает корпус визуализатора, т.е. видеокамеры (ВК), формирующей поле зрения наблюдения, с механических фиксаторов, наблюдает изображение с ВК на экране монитора, поочередно вручную перемещает корпус ВК относительно степеней свободы механического подвеса (штатива), по результатам визуального анализа изображения выбирает устраивающее его положение ВК во всем пространстве рабочей области наблюдения, механически фиксирует все степени свободы механического подвеса, берет в свои руки инструмент и вновь вводит их в рабочую область операции. Таким образом, значительное количество этапов операции при использовании данного устройства выполняется вручную.The exoscope is controlled by the surgeon manually, that is, the surgeon is forced to interrupt the operation in order to transfer the hand or hands of both hands to the handle or control handles of the exoscope. In accordance with this method, the surgeon, or the surgeon's assistant, stops the operation, removes his hands with the instrument from the working area of the operation, frees his hands from the instruments, manually removes the visualizer body, i.e. a video camera (VC), which forms the observation field of view, from mechanical clamps, observes the image from the VC on the monitor screen, manually moves the VC body in turn relative to the degrees of freedom of the mechanical suspension (tripod), based on the results of visual analysis of the image, selects the VC position that suits it in the entire working space the observation area, mechanically fixes all the degrees of freedom of the mechanical suspension, takes the instrument in his hands and re-introduces them into the working area of the operation. Thus, a significant number of stages of the operation when using this device is performed manually.

Недостатками данного способа являются низкая эффективность использования времени операции и повышенная трудоемкость работы хирурга.The disadvantages of this method are the low efficiency of using the operation time and the increased complexity of the surgeon's work.

Известен способ дистанционного управления камерой эндоскопа [3], в соответствии с которым команды на изменение пространственного положения головки цифровой камеры эндоскопа и осветительным модулем формируются с помощью ножных педалей. Способ дистанционного управления при помощи ножной педали включает в себя следующие технологические операции:The known method of remote control of the endoscope camera [3], according to which commands to change the spatial position of the head of the digital endoscope camera and the lighting module are generated using foot pedals. The method of remote control using a foot pedal includes the following technological operations:

- перемещение корпуса камеры и головки камеры влево и вправо;- moving the camera body and camera head to the left and right;

- перемещение корпуса камеры вверх и вниз;- moving the camera body up and down;

- изменение фокусного расстояния;- change of focal length;

- регулирование интенсивности света.- regulation of light intensity.

Недостатком описанного способа управления является повышенная трудоемкость работы оперирующего хирурга в силу необходимость его отвлечения на проведение операций управления с помощью ног.The disadvantage of the described control method is the increased complexity of the operating surgeon's work due to the need to distract him to carry out control operations using the legs.

Известен способ дистанционного управления медицинским экзоскопом, реализуемый устройством, одеваемого на палец или кисть, раскрытый в системе дистанционного управления [4].There is a known method of remote control of a medical exoscope, implemented by a device worn on a finger or a hand, disclosed in a remote control system [4].

Система дистанционного управления, состоит из навигационного оборудования, роботизированной руки, визуализационной системы с камерой и блока ее управления.The remote control system consists of navigation equipment, a robotic arm, a visualization system with a camera and its control unit.

Видеокамера экзоскопа, закрепленная на дистальном звене манипулятора, все звенья которого вращаются с помощью приводов, управляемых в замкнутом контуре по сигналам рассогласования между задающими воздействиями и сигналами пространственного положения экзоскопа с навигационного оборудования. Задающие воздействия формируются с помощью устройства, одеваемого на палец хирурга или кисть его руки.Exoscope video camera, fixed on the distal link of the manipulator, all links of which rotate with the help of drives controlled in a closed loop according to the mismatch signals between the reference influences and the signals of the spatial position of the exoscope from the navigation equipment. Specifying influences are formed with the help of a device worn on the surgeon's finger or on the hand of his hand.

Такое построение данной системы дистанционного управления требует от хирурга, при формировании задающих воздействий на замкнутый контур, изменений положения пальцев для включения соответствующих переключателей во время выполнения оперативного вмешательства. Однако пальцы оперирующего хирурга всегда заняты хирургическими инструментами. В результате использование данной системы при занятости пальцев дополнительными управленческими движениями снижает точность хирургических манипуляций и понижает качество хирургической и особенно микрохирургической техники, где даже низкоамплитудные неверные движения недопустимы.Such a construction of this remote control system requires the surgeon to change the position of the fingers in order to turn on the corresponding switches during the execution of the surgical intervention when forming the control actions on the closed loop. However, the fingers of the operating surgeon are always occupied with surgical instruments. As a result, the use of this system when the fingers are occupied with additional control movements reduces the accuracy of surgical manipulations and lowers the quality of surgical and especially microsurgical techniques, where even low-amplitude incorrect movements are unacceptable.

Недостатками данного способа являются повышенная трудоемкость работы хирурга и снижение качества хирургической техники.The disadvantages of this method are the increased labor intensity of the surgeon and a decrease in the quality of the surgical technique.

Известен способ ассистенции при выполнении хирургической операции с помощью медицинской навигационный системы, состоящей из локационного измерителя пространственных координат порта доступа и пространственных координат устройства формирования изображения, вычислительного устройства, педали или джойстика, формирующих задающие воздействия, и многозвенного манипулятора с приводами по числу степеней свободы [5] - прототип.The known method of assistance in performing a surgical operation using a medical navigation system, consisting of a locating meter of the spatial coordinates of the access port and the spatial coordinates of the imaging device, computing device, pedal or joystick that form the setting action, and a multi-link manipulator with drives according to the number of degrees of freedom [5 ] - prototype.

В соответствии с этим способом осуществляют формирование задающего воздействия за счет ручного перемещения порта доступа или за счет механического нажатия педали или механического перемещения движка джойстика, или голосовых команд; отслеживание задающих воздействий за счет угловых перемещений звеньев манипулятора при формировании единичной обратной связи по измерениям пространственных координат устройства формирования изображения (в том числе, видеокамеры - ВК); формирование сигнала на начало отслеживания при превышении ошибкой слежения порогового значения ошибки слежения в течении определенного, заранее заданного, промежутка времени; формирование изображения зоны хирургического интереса на экран с помощью видеосигнала, генерируемого устройством формирования изображения; формирование информации о пространственных координатах устройства формирования изображения по локальным координатам положения звеньев манипулятора друг относительно друга; автоматическое изменение фокусного расстояния оптической схемы устройства формирования изображения после его пространственного перемещения, изменяющего расстояние между ним и зоной хирургического интереса.In accordance with this method, the setting action is generated by manually moving the access port or by mechanically pressing the pedal or mechanically moving the joystick slider, or by voice commands; tracking of reference actions due to angular displacements of the manipulator links during the formation of a single feedback on the measurements of the spatial coordinates of the image forming device (including a video camera - VC); generating a signal at the start of tracking when the tracking error exceeds the tracking error threshold within a certain predetermined period of time; forming an image of the area of surgical interest on the screen using a video signal generated by the imaging device; generating information about the spatial coordinates of the image forming device according to the local coordinates of the position of the links of the manipulator relative to each other; automatic change of the focal length of the optical circuit of the imaging device after its spatial movement, changing the distance between it and the area of surgical interest.

Недостатками данного способа являются низкая эффективность использование времени операции и повышенная трудоемкость работы хирурга.The disadvantages of this method are the low efficiency of the use of the operation time and the increased complexity of the surgeon's work.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Цель изобретения - повышение эффективности использования времени операции, снижения трудоемкости работы хирурга за счет уменьшения объема вспомогательных обеспечивающих технологических операций и повышения качества проводимых хирургических операций.The purpose of the invention is to improve the efficiency of using the operation time, reduce the labor intensity of the surgeon by reducing the volume of auxiliary supporting technological operations and improving the quality of surgical operations.

Поставленная цель достигается тем, что входные управляющие воздействия на замкнутую систему объединения следящих приводов (внутренний контур) формируют во внешнем контуре, замкнутой через хирурга двухконтурной системы автоматизированного управления процессами наблюдения с помощью роботизированного операционного экзоскопа, для чего измеряют координаты пространственного положения головы хирурга, наблюдающего за изображением зоны хирургической операции на экране монитора, как однократно в исходном состоянии, так и в текущем времени проведения хирургической операции, формируют сигналы, дополняющие измерения положения головы хирурга в исходном состоянии до сигналов, соответствующих текущему пространственному положению головы хирурга, преобразуют сигналы дополнения в сигналы, пропорциональные координатам требуемого пространственного положения видеокамеры экзоскопа, формируют входные управляющие воздействия для локальных следящих приводов перемещения звеньев манипулятора в соответствии с преобразованными сигналами дополнения до сигналов, соответствующих требуемому пространственному положению видеокамеры экзоскопа.This goal is achieved by the fact that the input control actions on the closed system for combining servo drives (internal circuit) are formed in the external circuit, closed through the surgeon, a two-circuit system for automated control of observation processes using a robotic operating exoscope, for which the coordinates of the spatial position of the head of the surgeon observing by depicting the surgical operation zone on the monitor screen, both once in the initial state and at the current time of the surgical operation, signals are generated that supplement the measurements of the position of the surgeon's head in the initial state to signals corresponding to the current spatial position of the surgeon's head, and the complement signals are converted into signals, proportional to the coordinates of the required spatial position of the exoscope video camera, form the input control actions for the local servo drives for the movement of the manipulator links in accordance with the pre taken signals of complement to the signals corresponding to the required spatial position of the exoscope video camera.

Снижение трудоемкости работы хирурга и увеличение эффективности использования времени операции достигается тем, что установка пространственного положения и ориентации ВК производится под управлением движений головы хирурга, который рассматривает изображение зоны хирургической операции на мониторе, и выбирает необходимые и удобные для проведения операции пространственные и оптические параметры изображения так, как если бы хирург оптически наблюдал зону хирургической операции непосредственно прямым взглядом. При этом такой «виртуальный взгляд» может быть в любой точке полусферы над реальной зоной хирургической операции, в то время как голова хирурга, в основном, смотрит перпендикулярно на экран монитора, совершая небольшие, ограниченные размером самой зоны операции, угловые и поступательные движения. Для этого используются технические решения, которые реализуют виртуальное оптическое подобие между полем зрения (ПЗ) взгляда хирурга (по отношению к экрану монитора) и ПЗ ВК (по отношению к реальной зоне хирургической операции).Reducing the complexity of the surgeon's work and increasing the efficiency of using the operation time is achieved by the fact that the spatial position and orientation of the VC is controlled by the movements of the surgeon's head, who examines the image of the surgical operation zone on the monitor, and selects the necessary and convenient spatial and optical image parameters for the operation as follows. as if the surgeon was looking directly at the surgical site optically. At the same time, such a "virtual look" can be at any point of the hemisphere above the real area of the surgical operation, while the surgeon's head mainly looks perpendicularly at the monitor screen, making small angular and translational movements limited by the size of the operation area itself. For this, technical solutions are used that implement a virtual optical similarity between the field of view (FOV) of the surgeon's gaze (in relation to the monitor screen) and FV VK (in relation to the real area of the surgical operation).

Принцип повышения эффективности автоматизации процессов управляемого наблюдения хирургом за зоной хирургической операции при минимальном отвлечении внимания хирурга и частей его тела (за исключением головы) заключается в следующем.The principle of increasing the efficiency of automation of the processes of controlled observation by the surgeon over the area of the surgical operation with minimal distraction of the attention of the surgeon and parts of his body (except for the head) is as follows.

В процессе выполнения операции руки хирурга заняты инструментами, размещенными в зоне хирургической операции (ЗХО), и поэтому они должны быть избавлены ото всех обеспечивающих функций, напрямую не связанных с процессом хирургического вмешательства. Следовательно, необходимо создать замкнутый следящий контур, который бы взял на себя функции управления пространственным положением и ориентацией (ППО) ВК экзоскопа без участия частей тела (за исключением головы) хирурга. Данный принцип автоматизированного управления демонстрируется на фиг. 1.In the process of performing the operation, the surgeon's hands are occupied with instruments placed in the surgical operation zone (SZO), and therefore they must be relieved of all supporting functions that are not directly related to the process of surgical intervention. Therefore, it is necessary to create a closed tracking loop that would take over the functions of controlling the spatial position and orientation (APO) of the VC exoscope without the participation of body parts (except for the head) of the surgeon. This automated control principle is illustrated in FIG. 1.

Для всеобъемлющего решения поставленной задачи было бы необходимо связать параметры ППО ВК с угловым положением зрачков глаз хирурга, как это реализуется, например, в нашлемной системе целеуказания и индикации летчика. Но габаритно-массовые размеры таких шлемов на современном уровне развития этой техники неприемлемо затрудняют хирургу проведение операции.For a comprehensive solution to the problem, it would be necessary to relate the parameters of the VK PPO with the angular position of the surgeon's pupils, as is implemented, for example, in the helmet-mounted target designation and pilot display system. But the overall dimensions of such helmets at the current level of development of this technique unacceptably complicate the surgeon's operation.

Поэтому в данном техническом решении зрачки глаз заменены на участок головы хирурга, в котором размещаются датчики измерения ППО этого участка головы, может быть, в максимальной близости к глазным впадинам. Естественно, реальные движения зрачков глаз хирурга, могли бы вносить определенные искажения, но они минимизируются за счет относительно больших расстояний от глаз хирурга до экрана монитора.Therefore, in this technical solution, the pupils of the eyes are replaced with a section of the surgeon's head, in which the sensors for measuring the APR of this section of the head are located, perhaps in the maximum proximity to the eye sockets. Naturally, the real movements of the surgeon's pupils could introduce certain distortions, but they are minimized due to the relatively large distances from the surgeon's eyes to the monitor screen.

При таком техническом решении необходимо учитывать не просто ППО глаз и ВК, но и особенности формирования оптических параметров двух различных систем наблюдения: «глаза хирурга - экран монитора» и «ВК - реальная ЗХО». Такой полный учет ведет к значительному усложнению устройства, реализующего данный способ, поэтому в качестве частной реализации способа будем рассматривать устройство автоматизированного управления ППО с упрощенными (редуцированными) блоками выполнения операций данного способа.With such a technical solution, it is necessary to take into account not only the PPO of the eyes and VC, but also the peculiarities of the formation of the optical parameters of two different observation systems: "the surgeon's eyes - the monitor screen" and "VC - real CCO". Such a complete accounting leads to a significant complication of the device that implements this method, therefore, as a particular implementation of the method, we will consider an automated control device for the application software with simplified (reduced) blocks for performing the operations of this method.

Поясним идеологию автоматизации процессов наблюдения с привлечением блок-схемы, показанной на фиг. 2Let us explain the ideology of automation of observation processes using the block diagram shown in Fig. 2

Хирург I, рассматривая изображение 105 на мониторе 3, сформированное ВК 13, вращательными движениями головы, а также поступательными ее движениями в ортогональных направлениях горизонтальной плоскости, добивается желаемого «ракурса» изображения 100, т.е., по сути, он реализует функции дискриминатора 1 замкнутого автоматизированного контура (внешнего). Выбор желаемого ракурса приводит к конкретному ППО головы хирурга 110 с некоторым запаздыванием 115 от принятия им решения до движения его головы (учитываются блоком 2 динамики движения головы). При этом вместе с головой совершают пространственные движения жестко прикрепленные к ней датчики 4 углов вращения головы (

Figure 00000001
Figure 00000002
и
Figure 00000003
) и ее поступательного перемещения (
Figure 00000004
и
Figure 00000005
). Размещение датчиков ориентации и датчиков поступательного перемещения показано на упрощенной схеме движения головы на фиг. 3.Surgeon I, examining the image 105 on the monitor 3, formed by VK 13, by rotational movements of the head, as well as its translational movements in the orthogonal directions of the horizontal plane, achieves the desired "angle" of the image 100, i.e., in fact, it implements the functions of the discriminator 1 closed automated loop (external). The choice of the desired angle leads to a specific PPO of the surgeon's head 110 with some lag 115 from his decision to the movement of his head (taken into account by block 2 of the dynamics of head movement). At the same time, together with the head, spatial movements are performed by sensors of 4 head rotation angles rigidly attached to it (
Figure 00000001
Figure 00000002
and
Figure 00000003
) and its translational movement (
Figure 00000004
and
Figure 00000005
). The location of the orientation sensors and translational motion sensors is shown in the simplified head movement diagram in FIG. 3.

Упрощение конкретной биомеханической модели 5 заключается в принятой в данном устройстве, реализующем предлагаемый способ, гипотезе: голова вращается вокруг стационарной по отношению к голове точки Ог, которая может совершать только строго горизонтальные поступательные движения вдоль осей ОгХг и ОгZг. Следовательно, вершина радиус-вектора

Figure 00000006
(собственно датчик ориентации, положение которого условно показано на этой схеме, не совпадающей с точкой размещения глазных впадин) в процессе трех поворотов переходит из положения
Figure 00000007
в положение
Figure 00000008
затем в результате двух поступательных движений - в положение
Figure 00000009
Такое смещения радиус-вектора
Figure 00000010
показано на фиг. 4.Simplification of a specific biomechanical model 5 consists in the hypothesis adopted in this device that implements the proposed method: the head rotates around a point O g stationary with respect to the head, which can only perform strictly horizontal translational movements along the axes O g X g and O g Z g . Therefore, the vertex of the radius vector
Figure 00000006
(the orientation sensor itself, the position of which is conventionally shown in this diagram, which does not coincide with the point of placement of the eye sockets) in the process of three rotations moves from the position
Figure 00000007
into position
Figure 00000008
then, as a result of two forward movements - to the position
Figure 00000009
Such a displacement of the radius vector
Figure 00000010
shown in FIG. 4.

При этом необходимо отметить, что расстояние от глаз хирурга до экрана монитора обозначаемое

Figure 00000011
естественно, не равняется расстоянию Rвк от ВК до ЗО, поэтому в самом общем случае переход от перемещения головы хирурга к необходимому перемещению ВК должен производиться в виде нелинейного преобразования. Но, для рассматриваемого частного случая примем упрощающую гипотезу, что ВК в пространстве полностью повторит поступательный путь (с учетом поправочного коэффициента
Figure 00000012
), пройденный в том же пространстве глазом хирурга, т.е. радиус-вектор
Figure 00000013
переместится из положения
Figure 00000014
через положение окончания вращательного движения головы
Figure 00000015
в конечное положение
Figure 00000016
It should be noted that the distance from the surgeon's eyes to the monitor screen is indicated by
Figure 00000011
naturally, it is not equal to the distance R vk from the VC to the ZO, therefore, in the most general case, the transition from the movement of the surgeon's head to the necessary movement of the VC should be made in the form of a nonlinear transformation. But, for the particular case under consideration, we accept the simplifying hypothesis that the VC in space will completely repeat the forward path (taking into account the correction factor
Figure 00000012
), traversed in the same space by the surgeon's eye, i.e. radius vector
Figure 00000013
will move out of position
Figure 00000014
through the position of the end of the rotational movement of the head
Figure 00000015
to the final position
Figure 00000016

В этом случае, преобразуя измеренный сигнал ППО 120 «виртуального глаза» (места расположения на голове датчика углов ориентации) в блоке 5 имитации движения головы хирурга, получаем сигнал 125 пространственного положения «виртуального глаза». Этот сигнал, в свою очередь, преобразуется в блоке 6 согласования ПЗ «виртуального глаза» хирурга и ПЗ ВК, что позволяет определить сигнал 130 требуемого ППО ВК.In this case, converting the measured signal of the "virtual eye" PSO 120 (the location on the head of the orientation angle sensor) in the block 5 for simulating the movement of the surgeon's head, we obtain a signal 125 of the spatial position of the "virtual eye". This signal, in turn, is converted in block 6 for matching the PZ of the "virtual eye" of the surgeon and PZ VK, which makes it possible to determine the signal 130 of the required PPO VK.

Если рассмотреть схему рабочей зоны наблюдения (РЗН), которая показана на фиг. 5, то можно сделать вывод, что в случае необходимости перемещения ВК на достаточно далеко отстоящие друг от друга подобласти РЗН (например из подобласти Dн в подобласть Dк) хирург будет вынужден совершать вращательные движения головой с большой амплитудой (размахом). Такая ситуация приводит к тому, что из поля зрения взгляда хирурга уйдет экран монитора.If we consider the diagram of the working observation area (RZN), which is shown in Fig. 5, then it can be concluded that if it is necessary to move the VC to sufficiently far apart RZN sub-regions (for example, from the D n sub-region to the D k sub-region ), the surgeon will have to perform rotational movements of his head with a large amplitude (span). This situation leads to the fact that the monitor screen will leave the field of view of the surgeon.

Чтобы преодолеть такой недостаток в данном способе предусмотрен второй режим управления ППО ВК. В этом режиме хирург совершает не совместные, а поочередные вращательные движения головы вокруг трех осей, с каждой из которых связан один из трех параметров ППО ВК. Когда амплитуда 135 этого движения головы превышает заранее заданный порог в блоке 7 формируется сигнал 140, приводящий к изменению управляемого в этом случае параметра ППО ВК с постоянной скоростью (перемещение в пространстве), в то время как хирург получает возможность вернуть голову в исходное положение для спокойного наблюдения за изменением изображения зоны хирургической операции. Если ППО ВК устраивает хирурга, он совершает вращательное движение головой вокруг той же оси, но в другую сторону, и когда амплитуда 135 этого движения головы превышает заранее заданный порог (с противоположным знаком) в блоке 7 формируется сигнал 140, останавливающий ВК в ППО в момент времени этого превышения.To overcome such a disadvantage, this method provides a second control mode for the VK PPO. In this mode, the surgeon performs not joint, but alternate rotational movements of the head around three axes, each of which is associated with one of the three parameters of the VK PPO. When the amplitude 135 of this head movement exceeds a predetermined threshold, a signal 140 is generated in block 7, which leads to a change in the controllable in this case parameter PPO VK with a constant speed (movement in space), while the surgeon is able to return the head to its original position for a calm monitoring the change in the image of the surgical operation zone. If the VK PPO suits the surgeon, he makes a rotational movement of his head around the same axis, but in the other direction, and when the amplitude 135 of this head movement exceeds a predetermined threshold (with the opposite sign), a signal 140 is generated in block 7, stopping the VC in the PPO at the moment the time of this excess.

Выбор необходимого режима осуществляется хирургом за счет изменения состояния переключающего элемента 8, выходной сигнал которого 150 может быть равен или сигналу 130, или сигналу 140, или сигналу 145.The choice of the required mode is carried out by the surgeon by changing the state of the switching element 8, the output signal of which 150 can be equal to either signal 130, or signal 140, or signal 145.

ВК занимает исходное положение для выполнения первого режима функционирования роботизированного экзоскопа - отслеживания движений головы хирурга.The VC takes the starting position for performing the first mode of functioning of the robotic exoscope - tracking the movements of the surgeon's head.

В зависимости от конкретной кинематической схемы манипулятора (механический подвес ВК) в блоке 9 формируется сигналы 155 пропорциональные требуемым значениям углов поворота по каждой из степеней свободы этого подвеса.Depending on the specific kinematic scheme of the manipulator (mechanical suspension VK), block 9 generates signals 155 proportional to the required values of the angles of rotation for each of the degrees of freedom of this suspension.

Сигналы 155 является управляющим воздействием на внутренний замкнутый контур III, сигнал 165 рассогласования которого формируется за счет вычитания из сигнала 155 сигнала 160 ППО ВК, за счет его измерения системой датчиков 12, размещенных на звеньях манипулятора с помощью связей 180. Блок 10 формирует структуру взаимного соединения локальных приводов 11 многозвенного манипулятора, в результате чего на каждый из локальных приводов подаются соответствующие сигналы 170 управления. Эти привода, формируя управляющие механические моменты 175, перемещают ВК 13 экзоскопа в требуемое положение. С помощью видеосигнала 185 изображение ЗХО транслируется на монитор 3.Signals 155 is a control action on the internal closed loop III, the mismatch signal 165 of which is formed by subtracting from signal 155 signal 160 PPO VK, due to its measurement by a system of sensors 12 located on the links of the manipulator using links 180. Block 10 forms the structure of interconnection local drives 11 of the multi-link manipulator, as a result of which corresponding control signals 170 are supplied to each of the local drives. These drives, forming the control mechanical moments 175, move the VC 13 of the exoscope to the desired position. With the help of the video signal 185, the ZHO image is transmitted to the monitor 3.

Устройство управления полем зрения ВК экзоскопа в процессе операции представляет собой с точки зрения процессов управления следящую систему (СС), обобщенная структурная схема которой показана на фиг. 6.The control device for the field of view of the VC exoscope during the operation is, from the point of view of control processes, a servo system (SS), the generalized block diagram of which is shown in Fig. 6.

Замыкание единичной отрицательной обратной связью в данной СС (внешний контур) производится самим хирургом за счет сравнения реального положения ВК по наблюдаемому на мониторе изображению и по желаемому изображению, формируемому хирургом, исходя из его профессиональных компетенций.Closing with a single negative feedback in this SS (outer contour) is performed by the surgeon himself by comparing the real position of the VC according to the image observed on the monitor and according to the desired image formed by the surgeon, based on his professional competence.

В данном устройстве, реализующим заявляемый способ объектом управления (ОУ) является многозвенный манипулятор со своей, присущей только ему конкретной кинематической схемой, в данном случае манипулятор с 5-ю степенями свободыIn this device, which implements the inventive method, the object of control (OU) is a multi-link manipulator with its own specific kinematic scheme inherent only to it, in this case a manipulator with 5 degrees of freedom

Исполнительный орган (ИО) - это набор из пяти электромеханических приводов на основе шаговых двигателей.The executive body (IO) is a set of five electromechanical drives based on stepper motors.

Регулятор формирует аппаратурный состав устройства управления, связи между элементами (структура) устройства, режимы и сценарии реализации этих режимов.The regulator forms the hardware composition of the control device, connections between the elements (structure) of the device, modes and scenarios for the implementation of these modes.

В предлагаемом техническом решении дискриминатор, регулятор, ИО и ОУ объединяются в целостную систему, с качествами присущей именно такому составу элементов и связей, которую принято называть объединением следящих приводов (ОСП).In the proposed technical solution, the discriminator, the regulator, the IO and the OA are combined into an integral system, with the qualities inherent in just such a composition of elements and connections, which is commonly called a combination of servo drives (OSP).

Реализация установки полезной нагрузки (ВК) многозвенного манипулятора в заданную точку РЗН с требуемым ППО ВК по данному способу осуществляется с помощью объединения четырех следящих приводов (Привод I, Привод II, Привод III и Привод IV), которые с точки зрения операции заявляемого способа технически представляют собой единую сложную техническую систему управления - ОСП, структурная схема которого показана на фиг. 7.The implementation of the installation of the payload (VK) of the multi-link manipulator at a given point of the RZN with the required PPO VK according to this method is carried out by combining four servo drives (Drive I, Drive II, Drive III and Drive IV), which, from the point of view of the operation of the proposed method, technically represent is a unified complex technical control system - OSB, the structural diagram of which is shown in Fig. 7.

Привод V реализует следующую функцию.The V drive implements the following function.

Так как объект наблюдения расположен в горизонтальной плоскости, при вращении вокруг вертикальной оси происходит поворот изображения, наблюдаемый на экране монитора. С помощью привода V осуществляется вращение ВК вокруг своей оптической оси на угол, равный углу поворота манипулятора вокруг вертикальной оси.Since the object of observation is located in the horizontal plane, when rotating around the vertical axis, the image rotates, which is observed on the monitor screen. With the help of the V drive, the VC is rotated around its optical axis by an angle equal to the angle of rotation of the manipulator around the vertical axis.

На фиг. 7 детализирован внутренний контур автоматизированной системы управления роботизированным операционным экзоскопом (структурная схема автоматизированного устройства, реализующего данный способ).FIG. 7 details the inner contour of the automated control system for a robotic operating exoscope (block diagram of an automated device that implements this method).

На фиг. 7 показаны локальные замкнутые контура, входящие в состав ОСП:FIG. 7 shows the local closed contours that are part of the OSB:

I-1, II-1, III-1, IV-1 и V-1 - регуляторы пяти локальных следящих приводов (СП);I-1, II-1, III-1, IV-1 and V-1 - regulators of five local servo drives (SP);

I-2, II-2, III-2, IV-2 и V-2 - исполнительные двигатели пяти локальных СП;I-2, II-2, III-2, IV-2 and V-2 - executive motors of five local joint ventures;

II-3, III-3 и IV-3 - датчики наклона трех локальных СП;II-3, III-3 and IV-3 - tilt sensors of three local SP;

I-3 и V-3 - датчики угла поворота двух локальных СП;I-3 and V-3 - sensors of the angle of rotation of two local joint ventures;

I-4, II-4, III-4, IV-4 и V-4 - цифровые блоки обработки сигналов измерений;I-4, II-4, III-4, IV-4 and V-4 - digital blocks for processing measurement signals;

Остальные обозначения соответствуют обозначениям, приведенным на фиг. 2.The rest of the designations correspond to those shown in FIG. 2.

Блоки 3, 4, 5 и 6 являются регулятором внешнего замкнутого контура.Blocks 3, 4, 5 and 6 are an external closed loop controller.

Отрицательная обратная связь внутреннего контура, т.е. ОСП, формируется с помощью датчика IV-3, цифрового блока обработки сигналов измерений IV-4, формирующего сигнал измерения углового положения ВК ϕвк. На базовый Привод IV подаются управляющее входное воздействие ϕупр.вк, в результате формируется сиг εвн.конт нал рассогласования внутреннего контура автоматизированной системы управления роботизированным операционным экзоскопом.Negative feedback of the inner loop, i.e. SIR is formed by a sensor IV-3, the digital processing unit 4 IV-measurement signals forming the signal measurement of the angular position φ VC VC. The basic Drive IV is fed with the control input action ϕ of the ctrl.vk , as a result, the signal ε int.contour of the mismatch of the inner contour of the automated control system of the robotic operational exoscope is generated.

На фиг. 8 представлена общая схема проведения операции хирургом в соответствии с предлагаемым способом.FIG. 8 shows the general scheme of the operation by the surgeon in accordance with the proposed method.

ЧертежиBlueprints

На фиг. 1 показан принцип автоматизированного управления экзоскопом.FIG. 1 shows the principle of automated control of an exoscope.

На фиг. 2 показана идеологию автоматизации процессов наблюдения с привлечением блок-схемы.FIG. 2 shows the ideology of automation of observation processes using a block diagram.

На фиг. 3 показано размещение датчиков ориентации и датчиков поступательного перемещения на упрощенной схеме движения головы.FIG. 3 shows the placement of orientation sensors and translational movement sensors on a simplified head movement diagram.

На фиг. 4 показано смещения радиус-вектора

Figure 00000017
FIG. 4 shows the offsets of the radius vector
Figure 00000017

На фиг. 5 показана схема рабочей зоны наблюдения.FIG. 5 shows a diagram of the working area of observation.

На фиг. 6 показана обобщенная структурная схема следящей системы управления полем зрения ВК экзоскопа.FIG. 6 shows a generalized block diagram of the servo control system for the field of view of the VC exoscope.

На фиг. 7 показаны локальные замкнутые контуры, входящие в состав объединения следящих приводов.FIG. 7 shows the local closed loops that are part of the servo drive combination.

На фиг. 8 представлена общая схема проведения операции хирургом в соответствии с предлагаемым способом.FIG. 8 shows the general scheme of the operation by the surgeon in accordance with the proposed method.

Источники информацииSources of information

1. Патент RU 2331383, опубл. 20.08.2008.1. Patent RU 2331383, publ. 08/20/2008.

2. Патент ЕР 2514357 А1, опубл. 24.10.2012.2. Patent EP 2514357 A1, publ. 24.10.2012.

3. Патент US 5,762,603, опубл. 9.06.1998.3. Patent US 5,762,603, publ. 9.06.1998.

4. Патент US 2017/0239010 А1, опуб. 13.01.20174. Patent US 2017/0239010 A1, publ. 13.01.2017

5. Патент US 10588699 В2, опубл. 17.03.2020.5. Patent US 10588699 B2, publ. 03/17/2020.

Claims (3)

1. Способ автоматизированного управления роботизированным операционным экзоскопом, основанный на механическом перемещении видеокамеры экзоскопа с помощью замкнутой системы объединения следящих приводов (внутренний контур), осуществляющих управляемое движение подвижных звеньев манипулятора по его степеням свободы, измерении угловых координат подвижных звеньев манипулятора, формировании входных управляющих воздействий на эту замкнутую систему путем технологических действий хирурга, изменении фокусного расстояния оптической системы видеокамеры экзоскопа, формировании на экране монитора изображения зоны хирургической операции по сигналам с видеокамеры экзоскопа, отличающийся тем, что с целью уменьшения трудоемкости работы хирурга, увеличения эффективности использования времени операции и повышения качества проводимых операций входные управляющие воздействия на замкнутую систему объединения следящих приводов (внутренний контур) формируют во внешнем контуре замкнутой через хирурга двухконтурной системы автоматизированного управления процессами наблюдения с помощью роботизированного операционного экзоскопа, для чего измеряют координаты пространственного положения головы хирурга, наблюдающего за изображением зоны хирургической операции на экране монитора, как однократно в исходном состоянии, так и в текущем времени проведения хирургической операции, формируют сигналы, дополняющие измерения положения головы хирурга в исходном состоянии до сигналов, соответствующих текущему пространственному положению головы хирурга, преобразуют сигналы дополнения в сигналы, пропорциональные координатам требуемого пространственного положения видеокамеры экзоскопа, формируют входные управляющие воздействия для локальных следящих приводов перемещения звеньев манипулятора в соответствии с преобразованными сигналами дополнения до сигналов, соответствующих требуемому пространственному положению видеокамеры экзоскопа.1. A method for automated control of a robotic operating exoscope, based on the mechanical movement of the exoscope video camera using a closed system for combining servo drives (inner contour), carrying out controlled movement of the movable links of the manipulator along its degrees of freedom, measuring the angular coordinates of the movable links of the manipulator, the formation of input control actions on this closed system by technological actions of the surgeon, changing the focal length of the optical system of the exoscope video camera, forming an image of the surgical operation zone on the monitor screen by signals from the exoscope video camera, operations, the input control actions on the closed system for combining the servo drives (internal circuit) are formed in the external circuit, closed through the surgeon, a double circuit system of automated control of observation processes using a robotic operating exoscope, for which the coordinates of the spatial position of the surgeon's head observing the image of the surgical operation zone on the monitor screen are measured, both once in the initial state and at the current time of the surgical operation, signals are generated that complement measuring the position of the surgeon's head in the initial state to signals corresponding to the current spatial position of the surgeon's head, converting the complement signals into signals proportional to the coordinates of the required spatial position of the exoscope video camera, generating input control actions for the local servo drives for moving the manipulator links in accordance with the converted complement signals to signals corresponding to the required spatial position of the exoscope video camera. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при величинах сигналов дополнения, соответствующих текущему пространственному положению головы хирурга, превышающих постоянный заранее определенный порог, эти сигналы дополнения формируют знак направления угловых движений головы хирурга вокруг трех степеней свободы ее движений, в зависимости от знака направления движений головы хирурга формируют сигналы управления на изменение пространственного положения видеокамеры экзоскопа с постоянной скоростью, фиксируют сигналы требуемого пространственного положения видеокамеры экзоскопа в виде запоминания входного управляющего воздействия внутреннего контура при изменении направления угловых движений головы хирурга.2. The method according to claim 1, characterized in that when the values of the complement signals corresponding to the current spatial position of the surgeon's head exceed a constant predetermined threshold, these complement signals form a sign of the direction of angular movements of the surgeon's head around three degrees of freedom of its movements, depending on the sign of the direction of the surgeon's head movements, control signals are generated to change the spatial position of the exoscope video camera at a constant speed, the signals of the required spatial position of the exoscope video camera are recorded in the form of memorizing the input control action of the inner contour when the direction of the angular movements of the surgeon's head changes. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для формирования сигналов, соответствующих требуемому пространственному положению видеокамеры экзоскопа, преобразуют сигналы дополнения, соответствующие текущему пространственному положению головы хирурга, в сигналы, соответствующие пространственным координатам центра поля зрения наблюдения хирурга относительно изображения зоны хирургической операции на экране монитора, формируют сигналы, пропорциональные координатам требуемого пространственного положения видеокамеры экзоскопа, за счет добавления к начальным значениям таких сигналов сигналов дополнения до значений пространственных координат центра поля зрения наблюдения хирурга относительно изображения зоны хирургической операции на экране монитора.3. The method according to claim 1, characterized in that to generate signals corresponding to the required spatial position of the exoscope video camera, the complement signals corresponding to the current spatial position of the surgeon's head are converted into signals corresponding to the spatial coordinates of the center of the field of view of the surgeon's observation relative to the image of the surgical operation zone on the monitor screen, signals proportional to the coordinates of the required spatial position of the exoscope video camera are generated by adding signals to the initial values of such signals to complement the values of the spatial coordinates of the center of the field of view of the surgeon's observation relative to the image of the surgical operation zone on the monitor screen.
RU2020122230A 2020-07-06 2020-07-06 Method for automated control of a robotic operational exoscope RU2757991C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020122230A RU2757991C2 (en) 2020-07-06 2020-07-06 Method for automated control of a robotic operational exoscope

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020122230A RU2757991C2 (en) 2020-07-06 2020-07-06 Method for automated control of a robotic operational exoscope

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2020122230A RU2020122230A (en) 2021-01-29
RU2020122230A3 RU2020122230A3 (en) 2021-05-12
RU2757991C2 true RU2757991C2 (en) 2021-10-25

Family

ID=74550843

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020122230A RU2757991C2 (en) 2020-07-06 2020-07-06 Method for automated control of a robotic operational exoscope

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2757991C2 (en)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2434600C2 (en) * 2006-03-31 2011-11-27 Конинклейке Филипс Электроникс, Н.В. Surgical system controlled by images
RU2621488C2 (en) * 2013-02-14 2017-06-06 Сейко Эпсон Корпорейшн Display fixed on head and method of controlling display fixed on head
CN107440748A (en) * 2017-07-21 2017-12-08 西安交通大学医学院第附属医院 A kind of intelligent automatic tracking cavity mirror system of operating field
CN107468337A (en) * 2017-08-03 2017-12-15 苏州医视医疗科技有限公司 Surgical navigational platform based on intelligent glasses
US20190223968A1 (en) * 2014-03-19 2019-07-25 Intuitive Surgical Operations, Inc. Medical devices, systems, and methods using eye gaze tracking
US20190238822A1 (en) * 2018-01-31 2019-08-01 Synaptive Medical (Barbados) Inc. System for three-dimensional visualization
US20190290370A1 (en) * 2018-03-22 2019-09-26 MedTech S. A. Optical camera positioning tool
RU2707369C1 (en) * 2019-02-27 2019-11-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации Method for preparing and performing a surgical operation using augmented reality and a complex of equipment for its implementation
US10588699B2 (en) * 2013-03-15 2020-03-17 Synaptive Medical (Barbados) Inc. Intelligent positioning system and methods therefore
RU2721461C1 (en) * 2020-02-25 2020-05-19 Ассистирующие Хирургические Технологии (Аст), Лтд Method of controlling a camera in a robot-surgical system

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2434600C2 (en) * 2006-03-31 2011-11-27 Конинклейке Филипс Электроникс, Н.В. Surgical system controlled by images
RU2621488C2 (en) * 2013-02-14 2017-06-06 Сейко Эпсон Корпорейшн Display fixed on head and method of controlling display fixed on head
US10588699B2 (en) * 2013-03-15 2020-03-17 Synaptive Medical (Barbados) Inc. Intelligent positioning system and methods therefore
US20190223968A1 (en) * 2014-03-19 2019-07-25 Intuitive Surgical Operations, Inc. Medical devices, systems, and methods using eye gaze tracking
CN107440748A (en) * 2017-07-21 2017-12-08 西安交通大学医学院第附属医院 A kind of intelligent automatic tracking cavity mirror system of operating field
CN107468337A (en) * 2017-08-03 2017-12-15 苏州医视医疗科技有限公司 Surgical navigational platform based on intelligent glasses
US20190238822A1 (en) * 2018-01-31 2019-08-01 Synaptive Medical (Barbados) Inc. System for three-dimensional visualization
US20190290370A1 (en) * 2018-03-22 2019-09-26 MedTech S. A. Optical camera positioning tool
RU2707369C1 (en) * 2019-02-27 2019-11-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации Method for preparing and performing a surgical operation using augmented reality and a complex of equipment for its implementation
RU2721461C1 (en) * 2020-02-25 2020-05-19 Ассистирующие Хирургические Технологии (Аст), Лтд Method of controlling a camera in a robot-surgical system

Also Published As

Publication number Publication date
RU2020122230A (en) 2021-01-29
RU2020122230A3 (en) 2021-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7003985B2 (en) Medical support arm system and control device
US11336804B2 (en) Stereoscopic visualization camera and integrated robotics platform
CN110200702B (en) Medical device, system and method for a stereoscopic viewer with integrated eye gaze tracking
WO2018216382A1 (en) Medical system, control device for medical support arm, and control method for medical support arm
US20060100642A1 (en) Control of robotic manipulation
TW201945141A (en) Stereoscopic visualization camera and integrated robotics platform
JP7115493B2 (en) Surgical arm system and surgical arm control system
Yu et al. Calibration and integration of b-mode optical coherence tomography for assistive control in robotic microsurgery
WO2021124716A1 (en) Method, apparatus and system for controlling an image capture device during surgery
JP2020156800A (en) Medical arm system, control device and control method
Noonan et al. Gaze contingent articulated robot control for robot assisted minimally invasive surgery
CN110169821B (en) Image processing method, device and system
JPWO2020080209A1 (en) Medical observation system, medical observation device and medical observation method
WO2022019318A2 (en) Medical arm control system, medical arm control method, medical arm simulator, medical arm learning model, and associated programs
US20220272272A1 (en) System and method for autofocusing of a camera assembly of a surgical robotic system
US20230142404A1 (en) Medical imaging apparatus, learning model generation method, and learning model generation program
RU2757991C2 (en) Method for automated control of a robotic operational exoscope
WO2021125056A1 (en) Method, apparatus and system for controlling an image capture device during surgery
Clancy et al. Gaze-contingent autofocus system for robotic-assisted minimally invasive surgery
WO2023176133A1 (en) Endoscope holding device, endoscopic surgery system, and control method
WO2022172733A1 (en) Observation device for medical treatment, observation device, observation method and adapter
RU2785887C1 (en) Imaging system for surgical robot and surgical robot
Feng et al. Development of master-slave magnetic anchoring vision robotic system for single-port laparoscopy (SPL) surgery
CN115887008A (en) Surgical robot system
CN116616918A (en) Automatic tracking control system and method for surgical endoscope