164 Medicine Meets Virtual Reality

164 Medicine Meets Virtual Reality 13
James D. Westwood et al. (Eds.)
IOS Press, 2005
Surgical Robot Setup Simulation with
Consistent Kinematics and Haptics for
Abdominal Surgery
Mitsuhiro HAYASHIBE a, Naoki SUZUKI a, Asaki HATTORI a, Shigeyuki SUZUKI a,
Kozo KONISHI b, Yoshihiro KAKEJI b and Makoto HASHIZUMEb
a Institute for High Dimensional Medical Imaging, Jikei Univ. School of Medicine,
4-11-1, Izumihoncho, Komae-shi, Tokyo 201-8601 Japan
b Center for Integration of Advanced Med. and Innovative Technology, Kyushu
University Hospital, 3-1-1, Maidashi, Higashi-ku, Fukuoka 812-8582 Japan
Abstract. Preoperative simulation and planning of surgical robot setups should accompany
advanced robotic surgery if their advantages are to be further pursued.
Feedback from the planning system will plays an essential role in computer-aided
robotic surgery in addition to preoperative detailed geometric information from patient
CT/MRI images. Surgical robot setup simulation systems for appropriate trocar
site placement have been developed especially for abdominal surgery. The motion
of the surgical robot can be simulated and rehearsed with kinematic constraints
at the trocar site, and the inverse-kinematics of the robot. Results from simulation
using clinical patient data verify the effectiveness of the proposed system.
1. Preface
Useful robotic operation systems such as the da VinciTM surgical system of Intuitive Surgical
Inc. [1] and ZEUSTM of Computer Motion Inc., which realize minimally invasive
surgery with increased dexterity, are presently available. In the operating room, surgeons
have to prepare and set up an environment where the robot is able to have adequate degrees
of freedom for motion so the function of the robot can be fully performed for each
clinical case. An optimal set up will vary with the type of interventions and the equipment
used in the operation. An adequate placement of the trocar ports maximizes the
movability of a robot, and significantly influences the success of an operation. Moreover,
the region in which the robot can reach and be maneuvered is restrained by the fixed
point at the trocar sites; therefore, in each case these sites have to be carefully chosen for
the particular patient.
2. Preoperative setup simulation for robotic surgery
Some research groups have developed a setup simulation system and an image guided
navigation system for robotic surgery [2,3]. Optimized port-placement planning for cardiac
surgery was addressed in [2] where a mathematical algorithm was implemented.

Kết quả (Việt) 1:

164 y học đáp ứng thực tế ảo 13James D. Westwood et al. (chủ biên)IOS Press, 2005Phẫu thuật Robot thiết lập mô phỏng vớiChuyển động học phù hợp và Haptics choPhẫu thuật bụngMitsuhiro HAYASHIBE một, điện SUZUKI HATTORI Asaki a, một, Shigeyuki SUZUKI một,Kozo KONISHI b, Yoshihiro KAKEJI b và Makoto HASHIZUMEbmột viện cho hình ảnh y tế chiều cao, Jikei đại học trường y học,4-11-1, Izumihoncho, Komae-shi, Tokyo 201-8601 Nhật bảnb Trung tâm tích hợp Med. tiên tiến và công nghệ tiên tiến, KyushuBệnh viện đại học, 3-1-1, Maidashi, Higashi-ku, Fukuoka 812-8582 Nhật bảnTóm tắt. Preoperative mô phỏng và lập kế hoạch của phẫu thuật robot thiết lập nên đi kèm vớinâng cao robot phẫu thuật nếu lợi thế của họ là để được tiếp tục theo đuổi.Thông tin phản hồi từ hệ thống lập kế hoạch sẽ đóng một vai trò quan trọng trong máy tính hỗ trợCác phẫu thuật robot ngoài preoperative thông tin chi tiết của hình học từ bệnh nhânHình ảnh CT/MRI. Phẫu thuật robot thiết lập mô phỏng hệ thống thích hợp trocarvị trí trang web đã được phát triển đặc biệt là cho phẫu thuật bụng. Chuyển độngcủa phẫu thuật robot có thể được mô phỏng và luyện tập với những hạn chế độngtại trang web trocar, và nghịch đảo-chuyển động học của robot. Các kết quả từ mô phỏngbằng cách sử dụng dữ liệu lâm sàng bệnh nhân xác minh tính hiệu quả của hệ thống đề xuất.1. lời nói đầuChiến dịch robot hữu ích hệ thống như hệ thống phẫu thuật da VinciTM của phẫu thuật trực quanInc [1] và ZEUSTM của máy tính chuyển động Inc, nhận ra ít xâm lấnphẫu thuật với tăng khéo léo, hiện có. Trong phòng mổ, bác sĩ phẫu thuậtphải chuẩn bị và thiết lập một môi trường nơi các robot có thể có đầy đủ bằng cấptự do chuyển động do đó, các chức năng của các robot có thể được thực hiện đầy đủ cho mỗitrường hợp lâm sàng. Một tối ưu thiết lập sẽ khác nhau với loại can thiệp và thiết bịđược sử dụng trong các hoạt động. Một vị trí đầy đủ của các cảng trocar tối đa hóa cácmovability của một robot, và đáng kể ảnh hưởng đến sự thành công của một chiến dịch. Hơn nữa,khu vực trong đó các robot có thể đạt được và được khai hạn chế bởi các cố địnhchỉ vào các trang web trocar; Vì vậy, trong mỗi trường hợp các trang web đã được cẩn thận chọn chobệnh nhân cụ thể.2. preoperative thiết lập mô phỏng cho robot phẫu thuậtMột số nhóm nghiên cứu đã phát triển một hệ thống mô phỏng thiết lập và một hình ảnh hướng dẫnHệ thống dẫn đường cho robot phẫu thuật [2,3]. Tối ưu hóa vị trí cảng lập kế hoạch cho timphẫu thuật đã được đề cập trong [2] nơi một thuật toán toán học đã được thực hiện.

Kết quả (Việt) 2:

164 Y Meets Virtual Reality 13
James D. Westwood et al. (Eds.)
IOS Press, 2005
phẫu thuật Robot Thiết lập mô phỏng với
Kinematics Nhất quán và haptics cho
Phẫu thuật bụng
Mitsuhiro HAYASHIBE một, Naoki SUZUKI một, Asaki HATTORI một, Shigeyuki SUZUKI một,
Kozo Konishi b, Yoshihiro KAKEJI b và Makoto HASHIZUMEb
một Viện cao chiều Medical Imaging, Jikei Univ. School of Medicine,
4-11-1, Izumihoncho, komae-shi, Tokyo 201-8601 Japan
b Trung tâm Tích hợp nâng cao Med. và công nghệ sáng tạo, Kyushu
Bệnh viện Đại học, 3-1-1, Maidashi, Higashi-ku, Fukuoka 812-8582 Nhật Bản
Tóm tắt. Mô phỏng trước phẫu thuật và lập kế hoạch của các thiết lập Robot phẫu thuật nên đi cùng
phẫu thuật robot tiên tiến nếu lợi thế của họ để được theo đuổi nữa.
Phản hồi từ hệ thống kế hoạch sẽ đóng một vai trò thiết yếu trong máy tính hỗ trợ
phẫu thuật robot ngoài các thông tin hình học chi tiết trước phẫu thuật từ bệnh nhân
CT / MRI hình ảnh. Phẫu thuật hệ thống mô phỏng thiết lập robot cho trocar phù hợp
vị trí trang web đã được phát triển đặc biệt cho phẫu thuật bụng. Các chuyển động
của robot phẫu thuật có thể được mô phỏng và tập luyện với chế động học
tại trang web trocar, và nghịch chuyển động của robot. Kết quả từ mô phỏng
bằng cách sử dụng dữ liệu bệnh nhân lâm sàng xác minh tính hiệu quả của hệ thống đề xuất.
1. Lời nói đầu
viết các hệ thống vận hành robot như da VinciTM hệ thống phẫu thuật Intuitive Surgical
Inc. [1] và ZEUSTM của máy tính chuyển động Inc., mà nhận ra xâm lấn tối thiểu
phẫu thuật với tăng kỹ năng, hiện đã có sẵn. Trong phòng mổ, bác sĩ phẫu thuật
phải chuẩn bị và thiết lập một môi trường nơi mà các robot có thể có mức độ đầy đủ
của sự tự do cho các chuyển động vì vậy các chức năng của robot có thể được thực hiện đầy đủ cho từng
trường hợp lâm sàng. Một tối ưu thiết lập sẽ khác nhau với các loại hình can thiệp và các thiết bị
sử dụng trong các hoạt động. Một vị trí đầy đủ các cổng trocar tối đa hóa
dễ chuyển dịch của một robot, và đáng kể ảnh hưởng đến sự thành công của một hoạt động. Hơn nữa,
các khu vực mà các robot có thể tiếp cận và được điều động được hạn chế bởi sự cố định
điểm tại các trang web trocar; do đó, trong mỗi trường hợp các trang web này phải được lựa chọn cẩn thận cho
các bệnh nhân đặc biệt.
2. Mô phỏng thiết lập trước khi mổ để phẫu thuật robot
Một số nhóm nghiên cứu đã phát triển một hệ thống mô phỏng thiết lập và một hình ảnh hướng dẫn
hệ thống định vị cho phẫu thuật robot [2,3]. Tối ưu hóa quy hoạch cảng-vị trí cho tim
phẫu thuật đã được đề cập trong [2], trong đó một thuật toán toán học đã được thực hiện.