Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
DLR MiroSurge: một hệ thống đa năng cho nghiên cứu trong phẫu thuật nội soi từ xa
Tóm tắt
Nghiên cứu về robot phẫu thuật yêu cầu các hệ thống để đánh giá các phương pháp khoa học. Các hệ thống này có thể được chia thành các hệ thống chuyên dụng và đa năng. Các hệ thống chuyên dụng được thiết kế cho một nhiệm vụ hoặc kỹ thuật phẫu thuật duy nhất, trong khi các hệ thống đa năng được thiết kế để mở rộng và hữu ích trong nhiều ứng dụng phẫu thuật khác nhau. Tuy nhiên, các hệ thống đa năng thường dựa trên robot công nghiệp và do đó, khó có thể phù hợp với việc tiếp xúc gần gũi với con người. Để đạt được một mức độ đa năng cao, nền tảng phẫu thuật robot Miro (MRSP) bao gồm các thành phần đa năng, các giao diện chuyên dụng cho phẫu thuật và có thể cấu hình cho bác sĩ phẫu thuật. Bài báo này trình bày MiroSurge, một cấu hình của MRSP cho phép thực hiện phẫu thuật nội soi từ xa bằng hai tay với phản hồi lực. Mặc dù các thành phần của hệ thống MiroSurge được chứng minh là đáp ứng các yêu cầu thiết kế nghiêm ngặt cho phẫu thuật từ xa bằng robot với phản hồi lực, hệ thống vẫn giữ được tính linh hoạt, điều này được cho là một vấn đề quan trọng trong việc phát triển và tối ưu hóa trong tương lai.
Từ khóa
#robot phẫu thuật #phẫu thuật nội soi từ xa #phản hồi lực #hệ thống đa năng #nghiên cứu khoa họcTài liệu tham khảo
Hagn U, Nickl M, Jörg S, Tobergte A, Kübler B, Passig G, Gröger M, Fröhlich F, Seibold U, Konietschke R, Le-Tien L, Albu-Schäffer A, Grebenstein M, Ortmaier T, Hirzinger G (2008) DLR MIROSURGE—towards versatility in surgical robotics. In: Proceedings of CURAC 2008, Leipzig, pp 143–146
Green PS, Hill JW, Jensen JF, Shah A (1995) Telepresence surgery. IEEE Eng Med Biol 14(3): 324–329. doi:10.1109/51.391769
Phee L, Xiao D, Yuen J, Chan CF, Ho H, Thng CH, Cheng C, Ng WS (2005) Ultrasound guided robotic system for transperineal biopsy of the prostate. In: Proceedings of the IEEE international conference on robotics and automation (ICRA) 2005, Barcelona, pp 1315–1320
Smith-Guerin N, Nouaille L, Vievres P, Poisson G (2008) A medical robot kinematics design approach based on knowledge management. Ind Robot 35(4): 316–323. doi:10.1108/01439910810876418
Albers J, Schmidt T, Hassfeld S, Heid F, Vahl C (2007) Sternotomy and craniotomy by an autonomous robot: experimental evaluation on seven pigs. Zeitschrift für Herz-, Thorax- und Gefäßchirurgie. doi:10.1007/s00398-007-0599-8
Ortmaier T, Weiß H, Hagn U, Nickl M, Albu-Schäffer A, Ott C, Jörg S, Konietschke R, Le-Tien L, Hirzinger G (2006) A hands-on-robot for accurate placement of pedicle screws. In: Proceedings of the IEEE international conference on robotics and automation (ICRA) 2006, Orlando, pp 4179–4186
Döbele S (2008) Die transpedikuläre Bohrung: eine biomechanische und theoretische Analyse der transpedikulären Bohrung zur Auslegung eines navigationsgestützten, semi-aktiven Roboters. PhD thesis, Technische Universität München, Munich, Germany
Konietschke R, Ortmaier T, Ott C, Hagn U, Le-Tien L, Hirzinger G (2006) Concepts of human-robot co-operation for a new medical robot. In: Proceedings of the second international workshop on human centered robotic systems (HCRS) 2006, Munich, pp 1-6
Hagn U, Nickl M, Jörg S, Passig G, Bahls T, Nothhelfer A, Hacker F, Le-Tien L, Albu-Schäffer A, Konietschke R, Grebenstein M, Warpup R, Haslinger R, Frommberger M, Hirzinger G (2008) The DLR MIRO—a versatile lightweight robot for surgical applications. Ind Robot 35(4). doi:10.1108/01439910810876427
Konietschke R, Ortmaier T, Weiss H, Hirzinger G (2004) Manipulability and accuracy measures for a medical robot in minimally invasive surgery. In: Lenarcic J, Galletti C (eds) On advances in robot kinematics. Kluwer, New York, pp 191–198
Frumento S, Michelini R, Konietschke R, Hagn U, Ortmaier T, Hirzinger G (2006) A co-robotic positioning device for carrying surgical end-effectors. In: Proceedings of ASME-ESDA 2006, Torino, pp 1–8
Haddadin S, Albu-Schäffer A, Hirzinger G (2007) Safety evaluation of physical human-robot interaction via crash-testing. In: Proceedings of RSS2007, Atlanta, pp 217 – 224
Albu-Schäffer A, Ott C, Hirzinger G (2007) A unified passivity based control framework for position, torque and impedance control of flexible joint robots. Int J Robot Res 26(1): 23–39. doi:10.1177/0278364907073776
Kuebler B, Seibold U, Hirzinger G (2005) Development of actuated and sensor integrated forceps for minimally invasive robotic surgery. Int J Med Robot Comput Surg. doi:10.1581/mrcas.2005.010305 and doi:10.1002/rcs.33
Seibold U, Kuebler B, Hirzinger G (2008) Prototypic force feedback instrument for minimally invasive robotic surgery. In: Bozovic V (eds) Medical robotics. I-Tech Education and Publishing, Vienna, pp 377–400
Wagner C, Stylopoulos N, Howe R (2002) The role of force feedback in surgery: analysis of blunt dissection. In: Proceedings of the 10th symposium on haptic interfaces for virtual environment and teleoperator systems (HAPTICS), pp 68–74, ISBN:0-7695-1489-8
Kitagawa M, Dokko D, Okamura AM, Bethea BT, Yuh DD (2004) Effect of sensory substitution on suture manipulation forces for surgical teleoperation. J Thorac Cardiovasc Surg 2004: 151–158
Abolhassani N, Patel R, Moallem M (2007) Needle insertion into soft tissue: a survey. Med Eng Phys 29(4). doi:10.1016/j.medengphy.2006.07.003
Frick TB, Marucci DD, Cartmill JA, Martin CJ, Walsh WR (2001) Resistance forces acting on suture needles. J Biomech 34(10): 1335–1340. doi:10.1016/S0021-9290(01)00099-9
Maurin B, Barbe L, Bayle B, Zanne P, Gangloff J, de Mathelin M, Gangi A, Soler L, Forgione A (2004) In-vivo study of forces during needle insertions. In: Buzug TM, Lueth TC (eds) Perspectives in image-guided surgery. World Scientific Pub Co, Singapore, pp 415–422
Okamura AM, Simone C, O’Leary MD (2004) Force modeling for needle insertion into soft tissue. IEEE Trans Biomed Eng 51(10). doi:10.1109/TBME.2004.831542
Podder TK, Sherman J, Clark DP, Messing EM, Rubens DJ, Strang JG, Liao L, Brasacchio RA, Zhang Y, Ng WS, Yu Y (2005) Evaluation of robotic needle insertion in conjunction with in vivo manual insertion in the operating room. In: Proceedings of the IEEE Roman 2005. doi:10.1109/ROMAN.2005.1513758
Wei GQ, Arbter K, Hirzinger G (1997) Real-time visual servoing for laparoscopic surgery. IEEE Eng Med Biol 16(1): 40–45. doi:10.1109/51.566151
Groeger M, Ortmaier T, Sepp W, Hirzinger G (2002) Tracking local motion on the beating heart. Proc SPIE 4681: 233. doi:10.1117/12.466926
Konietschke R (2007) Planning of Workplaces with Multiple Kinematically Redundant Robots. Ph.D. thesis, Technische Universität München, Germany
Suppa M, Kielhofer S, Langwald J, Hacker F, Strobl KH, Hirzinger G (2007) The 3D-modeller: a multi-purpose vision platform. In: Proceedings of the IEEE international conference on robotics and automation (ICRA) 2007, Rome, doi:10.1109/ROBOT.2007.363081
Barequet G, Sharir M (1997) Partial surface and volume matching in three dimensions. IEEE Trans Pattern Anal Mach Intell(T-PAMI) 19(9): 929–948
Le-Tien L, Albu-Schäffer A, Hirzinger G (2007) MIMO state feedback controller for a flexible joint robot with strong joint coupling. In: Proceedings of the IEEE international conference on robotics and automation (ICRA) 2007, Rome, doi:10.1109/ROBOT.2007.364065
Ott C, Albu-Schäffer A, Hirzinger G (2004) A passivity based Cartesian impedance controller for flexible joint robots–Part I: torque feedback and gravity compensation. In: Proceedings of the IEEE international conference on robotics and automation (ICRA) 2004, New Orleans, pp 2659–2665
Baeuml B, Hirzinger G (2006) Agile robot development (aRD): a pragmatic approach to robotic software. In: Proceedings of the IEEE international conference on intelligent robots and systems (IROS) 2006, Beijing, doi:10.1109/IROS.2006.281756
Groeger M, Sepp W, Hirzinger G (2005) Structure driven substitution of specular reflections for realtime heart surface tracking. In: Proceedings of the IEEE international conference on image processing (ICIP) 2005, Genova, 2, pp 1066–1069
Ortmaier T, Groeger M, Boehm DH, Falk V, Hirzinger G (2005) Motion estimation in beating heart surgery. Ieee Trans Biomed Eng 52(10): 1729–1740
Groeger M, Hirzinger G (2006) Image stabilisation of the beating heart by local linear interpolation. Proc SPIE 6141: 61410X. doi:10.1117/12.654119