Ambiente quirúrgico virtual para operaciones de cirugía endonasal

Abstract

El objetivo de este trabajo es la realización de una propuesta de un ambiente quirúrgico virtual para operaciones de cirugía endonasal basada en robots. Para ello, se desarrolló una herramienta virtual haciendo uso del software Unity 3D que cuenta con los componentes básicos de una cirugía real. Esta herramienta permite practicar y experimentar con los robots quirúrgicos, que en este caso son 2 Universal Robots (UR5), obteniendo las respuestas de comportamiento de estos y sin poner en riesgo a ningún cuerpo humano. La manipulación de cada uno de los robots se realizó de manera diferente, para el primer robot se utilizó el sistema operativo para robots, ROS, el cual da facilidad para el manejo de este, la visualización se da mediante el visualizador gráfico Rviz y la manipulación haciendo uso del nodo de ROS “joint_state_publisher”. Para el segundo robot, el cual es semiautónomo, se hizo una codificación en Unity 3D en lenguaje C#. La comunicación de la simulación realizada en Unity y la planificación realizada en ROS se hace a través de un paquete llamado Ros Bridge Server, que permite el flujo de datos mediante una conexión Ethernet. El ambiente quirúrgico virtual fue evaluado con diferentes trayectorias neurológicas, en donde se evidencia que no existe error entre el movimiento realizado en ROS y el que se obtiene en el ambiente de Unity.

The objective of this work is the realization of a proposal of a virtual surgical environment for operations of endonasal surgery based on robots. For that reason, a virtual tool was developed using the Unity 3D software that has the basic components of a real surgery. This tool allows to practice and experiment with surgical robots, which in this case are 2 Universal Robots (UR5), obtaining the behavioral responses of these and not putting any human body at risk.

The manipulation of each one of the robots was done differently, for the first robot it was use the operating system for robots, ROS, which facilitates the handling of this, the visualization is given by the graphic display Rviz and the manipulation making use of the ROS node "joint_state_publisher". For the second robot, which is autonomous, an encoding was made in Unity 3D in C # language.

The communication of the simulation carried out in Unity and the planning carried out in ROS is done through a package called Ros Bridge Server, which allows the flow of data through an Ethernet connection.

The virtual surgical environment was evaluated with different neurological trajectories, where it is evident that there is no error between the movement performed in ROS and the one obtained in the Unity environment.