Sistema de iluminación abdominal para cirugía laparoscópica basado en micro robots

Abstract

Antecedentes: la cirugía robótica ha avanzado durante los últimos años para mejorar procedimientos como los diferentes tipos de laparoscopia. La tendencia en la investigación sobre este tipo de cirugías es miniaturizar los elementos de las plataformas o diseñar pequeños asistentes robóticos. Entre estos se destacan los mini robots tipo cámara, pinza o los utilizados para iluminar la escena quirúrgica. Objetivos: en este proyecto se propone generar un algoritmo que proporcione una adecuada iluminación de la escena abdominal en operaciones de laparoscopia utilizando mini robots, interpretar la escena generada con una herramienta gráfica que utilice técnicas de análisis de imagen para estudiar las sombras generadas por los robots luz y evaluar el comportamiento de la herramienta generada en un entorno real compuesto por dos brazos robóticos que con imanes manipulan los mini robots luz. Métodos: se desarrolló una herramienta software con Unity3D, que simula el interior de un abdomen y se le agregó la luz nueva: un mini robot tipo luz anclado magnéticamente a la pared abdominal. El mini robot tendrá dos movimientos diferentes para iluminar la escena, uno dependerá del movimiento del endoscopio y otro del análisis de imagen realizado. Se realizó una encuesta de opinión a médicos de diferentes especialidades para conocer su apreciación sobre la herramienta software. Resultados: los dos tipos de movimientos propuestos iluminan porciones similares de la escena quirúrgica. El movimiento realizado con el análisis de imagen no iluminará a menos que haya cambios de iluminación significativos en la escena. En la encuesta la mayoría de los médicos prefirieron el movimiento dependiente del endoscopio. Conclusiones: Unity3D es un programa útil para este tipo de simulaciones. El movimiento dependiente del endoscopio ilumina porciones más amplias de la cavidad abdominal. Se sugiere analizar la escena con otros algoritmos y realizar pruebas de funcionamiento en un entorno real.

Background: robotic surgery has advanced in recent years to improve procedures such as different types of laparoscopy. The trend in research on this type of surgery is to miniaturize the elements of the platforms or design small robotic assistants. Among these are the mini camera-type robots, tweezers -type robots or those used to illuminate the surgical scene. Aims: in this project it is propose to generate an algorithm that provides an adequate illumination of the abdominal scene in laparoscopic operations using mini robots, interpret the scene generated with a graphic tool that uses image analysis techniques to study the shadows generated by light type-robots and evaluate the behavior of the tool generated in a real environment composed of two robotic arms that manipulate the light robots with magnets.Methods: a software tool was developed with Unity3D, which simulates the inside of an abdomen and a new light was added: a light-type mini robot magnetically anchored to the abdominal wall. The mini robot will have two different movements to illuminate the scene, one will depend on the movement of the endoscope and another on the image analysis performed. An opinion poll was made to doctors of different specialties to know their appreciation of the software tool.Results: the two types of proposed movements illuminate similar portions of the surgical scene. The movement made with the image analysis will not illuminate unless there are significant changes of lighting in the scene. In the survey, most physicians preferred movement dependent on the endoscope. Conclusions: Unity3D is a useful program for this type of simulations. The dependent movement of the endoscope illuminates wider portions of the abdominal cavity. It is suggested to analyze the scene with other algorithms and make performance tests in a real environment.