Sistema de captura de gestos para la manipulación de robots quirúrgicos

Abstract

Las necesidades y problemas que a diario surgen en las actividades de las personas, dejan millones de preguntas sin resolver. Con la ingeniería nace la posibilidad de abordar muchas de estas problemáticas al tener la capacidad de crear e ingeniar. El área de la medicina hace parte de los diferentes temas donde la ingeniería puede llegar, se hace muy importante debido a que involucra la salud de los seres humanos. En la cirugía existe una interacción entre el médico –paciente-instrumentos donde se corre el riesgo de fracasar en cada actividad debido a su complejidad. La experiencia de los cirujanos es una de las dos claves para disminuir el porcentaje de fracaso en las cirugías ya que el conocimiento y la práctica en esta rama de la medicina otorgan seguridad al cirujano. Las herramientas que se utilizan para la realización de cada operación es la otra clave para mejorar y disminuir los errores, por tanto buenas herramientas tecnológicas facilitarían cualquier proceso. El presente trabajo está enfocado en la realización de un sistema que consiga la interacción natural entre el médico y su instrumentación, más precisamente entre un cirujano y un robot virtual laparoscópico. El sistema está compuesto por un mando de interfaz natural de usuario, una herramienta software para cirugía con robots y un procesador con el software necesario para la compilación. La herramienta software RoboSurgery es la base utilizada para el sistema de captura de gestos. Esta cuenta con tres robots para cirugía laparoscópica, en su principio son comandados por joystick y una interface virtual que muestra al robot porta-endoscopio Hibou y al robot quirúrgico LapBot en una sala de cirugía. Cada robot fue modelado previamente en el entorno de desarrollo integrado “Microsoft Visual C++ 2008” por ingenieros de la Universidad del Cauca. Sobre este software se realiza un acople con el dispositivo Kinect de Microsoft que actúa como interface natural de usuario para su manejo. Con este dispositivo se crea la necesidad de migrar al entorno integrado “Microsoft Visual C++ 2010” donde las librerías de funcionamiento se pueden incorporar con facilidad. Las librerías SDK de Microsoft son kits de desarrollo software para el Kinect, se usan para la configuración, programación y manipulación del dispositivo en el entorno C++ y conforman una parte importante a la hora de darle movimiento a los robots quirúrgicos por medio de las manos del usuario. Se logra así entonces un sistema que recolecta información del cuerpo humano para la manipulación de dos robots laparoscópicos virtuales del software RoboSurgery.

The needs and problems that arise in the daily activities of people, leave millions of unanswered questions. With engineering comes the possibility to address many of these problems by having the ability to create. Medicine is part of the various issues where engineering can get and it becomes very important because it involves the health of human beings. In surgery exists an interaction between the doctor- patients –instruments where there is a risk of failure in every activity because of its complexity. Surgeons experience is one of the two keys to decrease the failure rate of surgery since knowledge and practice in this branch of medicine surgeon provides security. The tools used to perform each operation is another key to improve and reduce errors therefore good technological tools facilitate any process. This work focuses on the implementation of a system that gets the natural interaction between the doctor and instrumentation, more precisely between a surgeon and a laparoscopic virtual robot, the system comprises a natural control user interface, a software tool for surgery with robot and a processor for compiling the necessary software. The RoboSurgery software tool is the base used for the gesture capture system, this has three robots for laparoscopic surgery, in principle controlled by joystick, and a virtual interface that shows the robot endoscope holder Hibou and the surgical robot Lapbot in an operating room. Each robot was previously modeled in the integrated development environment "Microsoft Visual C++ 2008" by engineers at the University of Cauca. This software is realized by a coupling device Kinect of Microsoft that acts as a natural user interface for handling the Lapbot robots. It was necessary to migrate to the integrated environment "Microsoft Visual C++ 2010", operation where Kinect libraries can be incorporated easily. The Microsoft SDK libraries are developed for the Kinect applications, used for configuration, programming and manipulation of the device in the C++ environment and to make an important time to give movement to surgical robots through the user's hands part. It achieves then a system that collects information of the human body for handling two virtual laparoscopic RoboSurgery software robots.