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Sistema Endoscópico Automatizado para Posicionamiento Óptimo (SEAPO)
Grupo Robótica y Sistemas Integrados (GRSI) de la Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales (FCEFyN) Universidad Nacional de Córdoba (UNC).
Autor
Ing. Ladislao Mathé
RESUMEN
En los últimos 10 años la laparoscopia revolucionó la cirugía. Sin embargo, la laparoscopia convencional tiene limitaciones de maniobrabilidad, visibilidad, destreza y sensaciones táctiles. Los robots que mejoran el desempeño operativo pueden aumentar el uso y la precisión de la laparoscopia. [1] Este proyecto tiene como objetivo principal el diseño teórico y la implementación práctica de un sistema de posicionamiento de una cámara laparoscópica montada sobre un efector final de un robot tipo SCARA. En una primera fase, se prevé realizar el Diseño Conceptual del robot. Para lograr este objetivo, se realizará una búsqueda bibliográfica analizando los distintos sistemas existentes para conocer el estado del arte.También se realizará la consulta médicos de distintas clínicas y hospitales que operen con el sistema de laparoscopía a los efectos de definir en un primer momento las especificaciones de este posicionador y, fundamentalmente, ir integrando un equipo multidisciplinario que permita concretar con éxito el proyecto.
A. INTRODUCCIÓN
Las técnicas de cirugía mínimamente invasivas, tales como la laparoscopia, han surgido como un nuevo campo para la investigación en robótica. En estas intervenciones, el cirujano sólo utiliza la información visual suministrada por una cámara fijada al endoscopio. De este modo, el cirujano manipula el laparoscopio y la cámara de video dentro de la cavidad abdominal para explorar las estructuras anatómicas y sus patologías. Puesto que estas operaciones pueden durar varias horas, la imagen de la cámara puede sufrir una pérdida de estabilidad considerable. En tal situación, un asistente robótico, capaz de mover la cámara laparoscópica de acuerdo a las órdenes por voz del cirujano permitiéndole utilizar ambas manos en la operación, podría convertirse en una herramienta muy útil en la sala de operaciones.Las técnicas laparoscópicas implican el uso de instrumentos alargados que se insertan a través de unas pequeñas incisiones en la pared abdominal del paciente. Una cámara especial, cuya óptica también se introduce en el abdomen, ayuda al cirujano a manipular los instrumentos y realizar la operación [11]. De esta manera, una cámara robótica, permite mejorar la coordinación y eficiencia, y evita la necesidad de contar con un segundo cirujano que se encarga de mover la cámara. En 1995 Taylor y otros [12] propusieron un sistema completo que incluía un manipulador, un efector final especial para sostener la cámara laparoscópica y una nueva estrategia de control. El manipulador tenía siete grados de libertad (gdl) divididos en tres componentes: un componente de translación (tres gdl), un componente para asegurar el movimiento en torno a un centro de rotación remoto (dos gdl) y un componente distal (dos gdl) que completaba los cuatro gdl que ofrece un punto de inserción (giro, elevación, desviación y penetración). De este modo, la orientación de la cámara a través de la incisión estaba desacoplada de su posicionamiento. La interface estaba basado en un joystick montado sobre las herramientas quirúrgicas.Green, en SRI International (Stanford Research Institute) [6] desarrolló un concepto diferente. El propósito de este sistema se centraba en explorar la posibilidad de un esquema de telecirugía, apropiado no solo para cirugía minimamente invasiva, sino también para cirugía abierta. De este modo, se incluyeron dos manipuladores (cinco gdl) y se desarrolló una estación de trabajo remota completa, que incluía video y audio, y dos manipuladores maestros con realimentación de esfuerzos. Una cámara montada en un tercer manipulador proporcionaba una vista del campo quirúrgico. Este concepto de telecirugía fue mejorado posteriormente y llevado a una fase comercial en el sistema Da Vinci de Intuitive Surgical (Guthart, 2000). El sistema HISAR [4] presentó una nueva configuración del manipulador. Se trataba de un robot de siete gdl montado en el techo, con tres gdl para posicionar la cámara y cuatro gdl para conseguir la orientación adecuada. Dos de estos ejes de orientación eran pasivos para garantizar la acomodación con el punto de entrada.Hurteau [8] propuso un sistema basado en un manipulador industrial de seis gdl, modificado por medio de una articulación universal entre el efector final y el portador de la cámara. Este dispositivo permite colocar el robot lejos del paciente, de manera que no necesita fijarse a la camilla.En la Universitat Politècnica de Catalunya [9][14] se realizó el estudio de un sistema de control capaz de mover la cámara siguiendo los movimientos de los instrumentos. De este modo permite al cirujano olvidar el problema del control de la cámara y así permitirle concentrarse en la operación propiamente dicha. El sistema está basado en un manipulador industrial SCARA modificado con una articulación universal en el efector final. El control de la cámara se consigue mediante un sistema de visión por computador que sigue unas marcas especiales en los instrumentos.El Computer Motion Aesop [13] es un sistema comercial proyectado para mover la cámara de acuerdo a unos comandos del cirujano, primero a través de un pedal y, más tarde, a través de un sistema de reconocimiento de voz. Se trata de un robot de cuatro gdl fijado a la camilla que presenta un efector final con tres ejes (dos pasivos y uno activo). Se han realizado muchas operaciones quirúrgicas utilizando este sistema, y ha recibido la aprobación de la FDA (Food and Drug Administration).Otro dispositivo comercial es el Laparobot [3] de EndoSista. Está basado en un posicionador de tres gdl que soporta tres ejes activos que orientan la cámara. Un eje adicional ofrece la posibilidad de trabajar con endoscopios con ángulo distinto de cero. No incorpora ningún eje pasivo que asegure la acomodación entre la cámara y la pared abdominal. En lugar de esto, el sistema de orientación está diseñado para mover la cámara alrededor de un centro de rotación remoto.
2. Planteo del problema general y la delimitación al proyecto.
A mediados del año 2005, el Dr. Fabio Comelli (Médico de Planta, Servicio de Cirugía Pediátrica, Hospital de Niños de la Santísima Trinidad de Córdoba) tomó contacto con integrantes del Grupo Robótica y Sistemas Integrados – GRSI de la FCEFyN, UNC con la inquietud de tratar de desarrollar un brazo robótico manipulador que asistiera al cirujano. Es que los cirujanos laparoscópicos necesitan un asistente que esté sosteniendo una mini cámara varias horas dentro del cuerpo humano para observar el interior y “los humanos no pueden sostener por mucho tiempo este instrumento”. El brazo mecánico deberá contar con esa capacidad para sujetar la cámara laparoscópica sin estar interrumpiendo la intervención quirúrgica.El objetivo de la presente propuesta es la de encarar el diseño de un Robot Laparoscópico. Durante el año 2006, se pretende realizar estudios para determinar si es factible la aplicación de robots para asistir al cirujano en la sala de operaciones cuando se realiza una cirugía laparoscópica, de modo que se permita al especialista una mejor coordinación y precisión en su tarea.Para fijar los objetivos del proyecto a desarrollar, se analizará el estado del arte de la cirugía robotizada, tomándose referencias de la aplicación de este tipo de operaciones en distintos países.Además, se pretende definir las especificaciones, determinar la configuración más adecuada y lograr la definición conceptual del robot y el desagregado de las distintas tareas y su valoración económica y temporal.Análisis bibliográfico
Se busca que los robots mejoren los resultados de la cirugía tradicional volviendo los procedimientos menos agresivos; esto explica por qué la mayoría de los avances en cirugía robótica se han dado en el campo emergente de la cirugía mínimamente invasiva, conocida como cirugía laparoscópica.Otro ejemplo del uso de robots en cirugía, es el del proyecto realizado por J.M. Stacker y Y. Wang, del Departamento de Cirugía de la Universidad de California, en el Centro Médico de San Diego. Desarrollado con el nombre de AESOP (Automated Endoscope System for Optimal Positioning), su funcionamiento se basa en el empleo de un robot con seis grados de libertad, controlado por computadora y dirigido por el cirujano a través de un controlador manual y/o un controlador de pedal, y cuyo efector final sujeta y mueve un laparoscopio.Ésta consiste en la introducción en el cuerpo de una cámara e instrumentos mediante los cuales se realiza la cirugía; para ello se han implementado diferentes robots, y uno de los primeros fue el robot activado por voz conocido como AESOP (siglas en inglés de Sistema de Posicionamiento Endoscópico Automatizado Óptimo), que actualmente se utiliza en forma rutinaria en centros especializados en cirugía laparoscópica. Este robot consiste en un brazo mecánico conectado a una computadora que reconoce órdenes verbales sencillas y que el robot traduce en movimientos de la cámara laparoscópica. El AESOP libera un brazo del cirujano y así se disminuye el número de personas que se requieren para la cirugía, con la ventaja de que la imagen de la cirugía no va a moverse ni a temblar como lo haría un cirujano que sostiene una cámara durante un periodo largo de tiempo. [15]Uno de estos robots es el AESOP cuya función es la de maniobrar una pequeña cámara dentro del cuerpo del paciente de acuerdo a las órdenes verbales del cirujano [16]. Este autómata obedece las órdenes por comandos de voz.
B. OBJETIVOS GENERALES Y ESPECIFICOS
Grupo Robótica y Sistemas Integrados (GRSI) de la Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales (FCEFyN) Universidad Nacional de Córdoba (UNC).
Autor
Ing. Ladislao Mathé
RESUMEN
En los últimos 10 años la laparoscopia revolucionó la cirugía. Sin embargo, la laparoscopia convencional tiene limitaciones de maniobrabilidad, visibilidad, destreza y sensaciones táctiles. Los robots que mejoran el desempeño operativo pueden aumentar el uso y la precisión de la laparoscopia. [1] Este proyecto tiene como objetivo principal el diseño teórico y la implementación práctica de un sistema de posicionamiento de una cámara laparoscópica montada sobre un efector final de un robot tipo SCARA. En una primera fase, se prevé realizar el Diseño Conceptual del robot. Para lograr este objetivo, se realizará una búsqueda bibliográfica analizando los distintos sistemas existentes para conocer el estado del arte.También se realizará la consulta médicos de distintas clínicas y hospitales que operen con el sistema de laparoscopía a los efectos de definir en un primer momento las especificaciones de este posicionador y, fundamentalmente, ir integrando un equipo multidisciplinario que permita concretar con éxito el proyecto.
A. INTRODUCCIÓN
Las técnicas de cirugía mínimamente invasivas, tales como la laparoscopia, han surgido como un nuevo campo para la investigación en robótica. En estas intervenciones, el cirujano sólo utiliza la información visual suministrada por una cámara fijada al endoscopio. De este modo, el cirujano manipula el laparoscopio y la cámara de video dentro de la cavidad abdominal para explorar las estructuras anatómicas y sus patologías. Puesto que estas operaciones pueden durar varias horas, la imagen de la cámara puede sufrir una pérdida de estabilidad considerable. En tal situación, un asistente robótico, capaz de mover la cámara laparoscópica de acuerdo a las órdenes por voz del cirujano permitiéndole utilizar ambas manos en la operación, podría convertirse en una herramienta muy útil en la sala de operaciones.Las técnicas laparoscópicas implican el uso de instrumentos alargados que se insertan a través de unas pequeñas incisiones en la pared abdominal del paciente. Una cámara especial, cuya óptica también se introduce en el abdomen, ayuda al cirujano a manipular los instrumentos y realizar la operación [11]. De esta manera, una cámara robótica, permite mejorar la coordinación y eficiencia, y evita la necesidad de contar con un segundo cirujano que se encarga de mover la cámara. En 1995 Taylor y otros [12] propusieron un sistema completo que incluía un manipulador, un efector final especial para sostener la cámara laparoscópica y una nueva estrategia de control. El manipulador tenía siete grados de libertad (gdl) divididos en tres componentes: un componente de translación (tres gdl), un componente para asegurar el movimiento en torno a un centro de rotación remoto (dos gdl) y un componente distal (dos gdl) que completaba los cuatro gdl que ofrece un punto de inserción (giro, elevación, desviación y penetración). De este modo, la orientación de la cámara a través de la incisión estaba desacoplada de su posicionamiento. La interface estaba basado en un joystick montado sobre las herramientas quirúrgicas.Green, en SRI International (Stanford Research Institute) [6] desarrolló un concepto diferente. El propósito de este sistema se centraba en explorar la posibilidad de un esquema de telecirugía, apropiado no solo para cirugía minimamente invasiva, sino también para cirugía abierta. De este modo, se incluyeron dos manipuladores (cinco gdl) y se desarrolló una estación de trabajo remota completa, que incluía video y audio, y dos manipuladores maestros con realimentación de esfuerzos. Una cámara montada en un tercer manipulador proporcionaba una vista del campo quirúrgico. Este concepto de telecirugía fue mejorado posteriormente y llevado a una fase comercial en el sistema Da Vinci de Intuitive Surgical (Guthart, 2000). El sistema HISAR [4] presentó una nueva configuración del manipulador. Se trataba de un robot de siete gdl montado en el techo, con tres gdl para posicionar la cámara y cuatro gdl para conseguir la orientación adecuada. Dos de estos ejes de orientación eran pasivos para garantizar la acomodación con el punto de entrada.Hurteau [8] propuso un sistema basado en un manipulador industrial de seis gdl, modificado por medio de una articulación universal entre el efector final y el portador de la cámara. Este dispositivo permite colocar el robot lejos del paciente, de manera que no necesita fijarse a la camilla.En la Universitat Politècnica de Catalunya [9][14] se realizó el estudio de un sistema de control capaz de mover la cámara siguiendo los movimientos de los instrumentos. De este modo permite al cirujano olvidar el problema del control de la cámara y así permitirle concentrarse en la operación propiamente dicha. El sistema está basado en un manipulador industrial SCARA modificado con una articulación universal en el efector final. El control de la cámara se consigue mediante un sistema de visión por computador que sigue unas marcas especiales en los instrumentos.El Computer Motion Aesop [13] es un sistema comercial proyectado para mover la cámara de acuerdo a unos comandos del cirujano, primero a través de un pedal y, más tarde, a través de un sistema de reconocimiento de voz. Se trata de un robot de cuatro gdl fijado a la camilla que presenta un efector final con tres ejes (dos pasivos y uno activo). Se han realizado muchas operaciones quirúrgicas utilizando este sistema, y ha recibido la aprobación de la FDA (Food and Drug Administration).Otro dispositivo comercial es el Laparobot [3] de EndoSista. Está basado en un posicionador de tres gdl que soporta tres ejes activos que orientan la cámara. Un eje adicional ofrece la posibilidad de trabajar con endoscopios con ángulo distinto de cero. No incorpora ningún eje pasivo que asegure la acomodación entre la cámara y la pared abdominal. En lugar de esto, el sistema de orientación está diseñado para mover la cámara alrededor de un centro de rotación remoto.
2. Planteo del problema general y la delimitación al proyecto.
A mediados del año 2005, el Dr. Fabio Comelli (Médico de Planta, Servicio de Cirugía Pediátrica, Hospital de Niños de la Santísima Trinidad de Córdoba) tomó contacto con integrantes del Grupo Robótica y Sistemas Integrados – GRSI de la FCEFyN, UNC con la inquietud de tratar de desarrollar un brazo robótico manipulador que asistiera al cirujano. Es que los cirujanos laparoscópicos necesitan un asistente que esté sosteniendo una mini cámara varias horas dentro del cuerpo humano para observar el interior y “los humanos no pueden sostener por mucho tiempo este instrumento”. El brazo mecánico deberá contar con esa capacidad para sujetar la cámara laparoscópica sin estar interrumpiendo la intervención quirúrgica.El objetivo de la presente propuesta es la de encarar el diseño de un Robot Laparoscópico. Durante el año 2006, se pretende realizar estudios para determinar si es factible la aplicación de robots para asistir al cirujano en la sala de operaciones cuando se realiza una cirugía laparoscópica, de modo que se permita al especialista una mejor coordinación y precisión en su tarea.Para fijar los objetivos del proyecto a desarrollar, se analizará el estado del arte de la cirugía robotizada, tomándose referencias de la aplicación de este tipo de operaciones en distintos países.Además, se pretende definir las especificaciones, determinar la configuración más adecuada y lograr la definición conceptual del robot y el desagregado de las distintas tareas y su valoración económica y temporal.Análisis bibliográfico
Se busca que los robots mejoren los resultados de la cirugía tradicional volviendo los procedimientos menos agresivos; esto explica por qué la mayoría de los avances en cirugía robótica se han dado en el campo emergente de la cirugía mínimamente invasiva, conocida como cirugía laparoscópica.Otro ejemplo del uso de robots en cirugía, es el del proyecto realizado por J.M. Stacker y Y. Wang, del Departamento de Cirugía de la Universidad de California, en el Centro Médico de San Diego. Desarrollado con el nombre de AESOP (Automated Endoscope System for Optimal Positioning), su funcionamiento se basa en el empleo de un robot con seis grados de libertad, controlado por computadora y dirigido por el cirujano a través de un controlador manual y/o un controlador de pedal, y cuyo efector final sujeta y mueve un laparoscopio.Ésta consiste en la introducción en el cuerpo de una cámara e instrumentos mediante los cuales se realiza la cirugía; para ello se han implementado diferentes robots, y uno de los primeros fue el robot activado por voz conocido como AESOP (siglas en inglés de Sistema de Posicionamiento Endoscópico Automatizado Óptimo), que actualmente se utiliza en forma rutinaria en centros especializados en cirugía laparoscópica. Este robot consiste en un brazo mecánico conectado a una computadora que reconoce órdenes verbales sencillas y que el robot traduce en movimientos de la cámara laparoscópica. El AESOP libera un brazo del cirujano y así se disminuye el número de personas que se requieren para la cirugía, con la ventaja de que la imagen de la cirugía no va a moverse ni a temblar como lo haría un cirujano que sostiene una cámara durante un periodo largo de tiempo. [15]Uno de estos robots es el AESOP cuya función es la de maniobrar una pequeña cámara dentro del cuerpo del paciente de acuerdo a las órdenes verbales del cirujano [16]. Este autómata obedece las órdenes por comandos de voz.
B. OBJETIVOS GENERALES Y ESPECIFICOS
OBJETIVOS GENERALES
Contribuir al desarrollo tecnológico nacional poniendo en marcha criterios de diseño, cálculo y construcción de dispositivos de gran utilidad dentro del área de la bioingeniería.Favorecer la formación de RRHH, las actividades de investigación y desarrollo multidisciplinarios aprovechando en forma racional los recursos físicos y humanos existentes, habida cuenta de que el proyecto se llevará a cabo mediante la participación de distintas carreras de ingeniería, además de la participación de los médicos especializados en cirugía laparoscópica
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
El objetivo de la presente propuesta es la de encarar el diseño de un Robot Laparoscópico. Durante el año 2006, se pretende:Realizar estudios para determinar si es factible la aplicación de robots para asistir al cirujano en la sala de operaciones cuando se realiza una cirugía laparoscópica, de modo que se permita al especialista una mejor coordinación y precisión en su tarea.Además, se pretende definir las especificaciones, determinar la configuración más adecuada y lograr la definición conceptual del robot y el desagregado de las distintas tareas y su valoración económica y temporal.
C. MATERIALES Y METODOS
Materiales que se utilizarán en las experiencias.Para tener la Definición de Concepto, elegir la configuración que se adoptará para el proyecto a desarrollar, se analizará el estado del arte de la cirugía robotizada, tomándose referencias de la aplicación de este tipo de operaciones en distintos países. Se consultará además a distintos médicos cirujanos especializados en cirugía laparoscópica para definir las especificaciones. Se diseñará en AutoCad una primera aproximación del equipo a los efectos de permitir modelizar y analizar la cinemática del sistema.
Métodos y técnicas a utilizar.
Luego de obtener la definición conceptual del sistema, se continuará en los años siguientes en las fases de concreción del Proyecto. Para esta segunda fase del Proyecto, en lo referente a la metodología de desarrollo se considera importante su división en dos etapas asignándole a cada una de ellas una duración aproximada de un año. El objetivo de la primera es lograr un dispositivo denominado modelo de laboratorio (MDL) construído con componentes económicos obtenibles en el mercado nacional en el que se incorporarán todas las funciones relevantes requeridas y que será evaluado y criticado por el equipo de investigadores especializados en cirugía laparoscópica constituyéndose lo que se denominará Revisión Preliminar del Diseño (RPD). Los resultados de dicha evaluación serán utilizados para la realización de la segunda etapa cuyo objetivo es el desarrollo del modelo de ingeniería (MDI) siendo éste el modelo definitivo el que será sometido a las pruebas de aceptación que serán llevadas a cabo por el equipo de expertos mencionado. Durante el desarrollo se llevarán a cabo reuniones de consultas y de información acerca del grado de avance del proyecto.
D. BIBLIOGRAFIA
Contribuir al desarrollo tecnológico nacional poniendo en marcha criterios de diseño, cálculo y construcción de dispositivos de gran utilidad dentro del área de la bioingeniería.Favorecer la formación de RRHH, las actividades de investigación y desarrollo multidisciplinarios aprovechando en forma racional los recursos físicos y humanos existentes, habida cuenta de que el proyecto se llevará a cabo mediante la participación de distintas carreras de ingeniería, además de la participación de los médicos especializados en cirugía laparoscópica
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
El objetivo de la presente propuesta es la de encarar el diseño de un Robot Laparoscópico. Durante el año 2006, se pretende:Realizar estudios para determinar si es factible la aplicación de robots para asistir al cirujano en la sala de operaciones cuando se realiza una cirugía laparoscópica, de modo que se permita al especialista una mejor coordinación y precisión en su tarea.Además, se pretende definir las especificaciones, determinar la configuración más adecuada y lograr la definición conceptual del robot y el desagregado de las distintas tareas y su valoración económica y temporal.
C. MATERIALES Y METODOS
Materiales que se utilizarán en las experiencias.Para tener la Definición de Concepto, elegir la configuración que se adoptará para el proyecto a desarrollar, se analizará el estado del arte de la cirugía robotizada, tomándose referencias de la aplicación de este tipo de operaciones en distintos países. Se consultará además a distintos médicos cirujanos especializados en cirugía laparoscópica para definir las especificaciones. Se diseñará en AutoCad una primera aproximación del equipo a los efectos de permitir modelizar y analizar la cinemática del sistema.
Métodos y técnicas a utilizar.
Luego de obtener la definición conceptual del sistema, se continuará en los años siguientes en las fases de concreción del Proyecto. Para esta segunda fase del Proyecto, en lo referente a la metodología de desarrollo se considera importante su división en dos etapas asignándole a cada una de ellas una duración aproximada de un año. El objetivo de la primera es lograr un dispositivo denominado modelo de laboratorio (MDL) construído con componentes económicos obtenibles en el mercado nacional en el que se incorporarán todas las funciones relevantes requeridas y que será evaluado y criticado por el equipo de investigadores especializados en cirugía laparoscópica constituyéndose lo que se denominará Revisión Preliminar del Diseño (RPD). Los resultados de dicha evaluación serán utilizados para la realización de la segunda etapa cuyo objetivo es el desarrollo del modelo de ingeniería (MDI) siendo éste el modelo definitivo el que será sometido a las pruebas de aceptación que serán llevadas a cabo por el equipo de expertos mencionado. Durante el desarrollo se llevarán a cabo reuniones de consultas y de información acerca del grado de avance del proyecto.
D. BIBLIOGRAFIA
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[1] Gettman MT, Blute ML, Peschel R y Bartsch G "Estado Actual de la Robótica en la Laparoscopia Urológica" European Urology 43:106-112, 2003 http://www.bago.com/BagoArg/Biblio/urologweb166.htm
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[2] Zunino Matías, MANIPULADOR ROBOTICO CONFIGURACION TIPO “SCARA”. Universidad Nacional de Córdoba, FCEFyN, 2001
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[3] Dowler, N.J.; “Holland, S.R.J. "The evolutionary design of an endoscopic telemanipulator”. IEEE Robotics & Automation Magazine , Volume: 3 Issue: 4 , Dec. 1996 Page(s): 38 -45.
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[4] Funda, J.; Gruben, K.; Eldridge, B.; Gomory, S.; Taylor, R. “Control and evaluation of a 7-axis surgical robot for laparoscopy”. Robotics and Automation, 1995. Proceedings., 1995 IEEE International Conference on , Volume: 2 , 1995 .
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[5] Gómez de Gabriel J. (1999), “Contribuciones a la teleoperación con retardos de comunicación”, Universidad de Málaga, España.
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[6] Green, P.S.; Hill, J.W.; Jensen, J.F.; Shah, A. “Telepresence surgery”. IEEE Engineering in Medicine and Biology Magazine, Volume: 14. Issue: 3 , May-June 1995.
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[7] Guthart, G.S.; Salisbury, J.K., Jr. “The Intuitive/ sup TM/ telesurgery system: overview and application”. Robotics and Automation, 2000. Proceedings. ICRA '00. IEEE International Conference on , Volume: 1 , 2000. Page(s): 618 - 621 vol.1
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[8] Hurteau R., DeSantis S., Begin E. and Gagner M. (1994) “Laparoscopic Surgery Assisted by a Robotic Cameraman: Concept and Experimental Results”. IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp 2286-2289.vol. 3.
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[9] Casals A., Amat J., Prats D. and Laporte E. (1995) "Vision Guided Robotic System for Laparoscopic Surgery". IFAC International Congress om Advanced Robotics. Barcelona. España.
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[10] Muñoz V. F. et al. (2000) ”A Medical Robotic Assistant For Minimally Invasive Surgery”. IEEE International Conference on Robotics and Automation. San Francisco, EE.UU. pp 2901- 2906.
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[11] Satava R. M. (1998). "Cybersurgery: Advanced Technologies for Surgical Practice". Wiley-Liss. ISBN 0-471-15874-7. Nueva York, EE.UU.
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[12] Taylor, R.H.; Funda, J.; Eldridge, B.; Gomory, S.; Gruben, K.; LaRose, D.; Talamini, M.; Kavoussi, L.; Anderson, J. “A telerobotic assistant for laparoscopic surgery”. IEEE Engineering in Medicine and Biology Magazine , Volume: 14. Issue: 3 , May-June 1995.
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[13] Yuan-Fang Wang; Uecker, D.R.; Wang Yulun. “Choreographed scope manoeuvring in robotically-assisted laparoscopy with active vision guidance”. Applications of Computer Vision, 1996. WACV '96., Proceedings 3rd IEEE Workshop on , 1996. Page(s): 187 -192.
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[14] Casals, A.; Amat, J.; Laporte, E. “Automatic guidance of an assistant robot in laparoscopic surgery”. Robotics and Automation, 1996. Proceedings. 1996. IEEE International Conference on , Volume: 1 , 1996. Page(s): 895 - 900 vol.1.
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[15] Cirugía robótica Carlos Arroyo Ciencia y Cultura No. 58, Vol. 12, Abril - Junio, 2005, Página 13 http://www.elementos.buap.mx/num58/htm/13.htm
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[16] "Robotics: the Future of Minimally Invasive Heart Surgery" http://biomed.brown.edu/Courses/BI108/BI108_2000_Groups/Heart_Surgery/Robotics.html#Hermes
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[17] Primera laparoscopía asistida robóticamente en Chile http://www.clc.cl/otrasnovedades.cgi
CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
ACTIVIDAD 2006
Análisis Bibliográfico: Febrero - Marzo - Abril - Mayo
Búsqueda de las definiciones de médicos: Abril - Mayo
Recopilación y análisis de la información: Mayo - Junio
Definición conceptual del modelo de laboratorio: Julio - Agosto - Septiembre - Octubre
Diseño de la primera versión del prototipo: Agosto - Septiembre - Octubre - Noviembre
Desagregado en tareas y programación año 2007: Octubre - Noviembre - Diciembre
Elaboración Informe: Octubre - Noviembre - Diciembre
F. IMPORTANCIA DEL PROYECTO - IMPACTO
Por Resolución Nro 553 (02/10/03) del Ministerio de Educación, Ciencia y Tecnología de la Nación se le da reconocimiento oficial y validez nacional a la carrera de Ingeniería Biomédica dentro del ámbito de la UNC. Dentro de los objetivos y alcances del título, se lista una extensa serie de actividades que son las necesarias para este Proyecto. Por tal motivo, un primer impacto sería sobre la joven carrera de Bioingeniería donde sus primeros egresados tendrán oportunidad de participar en la concreción de un prototipo de aplicación directa a la medicina.Se estima además que el presente Proyecto ayudará a integrar un grupo humano multidisciplinario con una real participación de todos los involucrados, con lo cual se daría comienzo al diseño "mecatrónico".Tomando como idea básica la definición de la robótica como: "El conjunto de conocimientos teóricos y prácticos que permiten concebir, realizar y automatizar sistemas basados en estructuras mecánicas poliarticuladas, dotados de un determinado grado de "inteligencia" y destinados a la producción industrial o al sustitución del hombre en muy diversas tareas. Un sistema robóticos puede describirse, como "Aquel que es capaz de recibir información, de comprender su entorno a través del empleo de modelos, de formular y de ejecutar planes, y de controlar o supervisar su operación". La robótica es esencialmente pluridisciplinaria y se apoya en gran medida en los progresos de la microelectrónica y de la informática, así como en los de nuevas disciplinas tales como el reconocimiento de patrones y de inteligencia artificial.
G. FACILIDADES DISPONIBLES
Análisis Bibliográfico: Febrero - Marzo - Abril - Mayo
Búsqueda de las definiciones de médicos: Abril - Mayo
Recopilación y análisis de la información: Mayo - Junio
Definición conceptual del modelo de laboratorio: Julio - Agosto - Septiembre - Octubre
Diseño de la primera versión del prototipo: Agosto - Septiembre - Octubre - Noviembre
Desagregado en tareas y programación año 2007: Octubre - Noviembre - Diciembre
Elaboración Informe: Octubre - Noviembre - Diciembre
F. IMPORTANCIA DEL PROYECTO - IMPACTO
Por Resolución Nro 553 (02/10/03) del Ministerio de Educación, Ciencia y Tecnología de la Nación se le da reconocimiento oficial y validez nacional a la carrera de Ingeniería Biomédica dentro del ámbito de la UNC. Dentro de los objetivos y alcances del título, se lista una extensa serie de actividades que son las necesarias para este Proyecto. Por tal motivo, un primer impacto sería sobre la joven carrera de Bioingeniería donde sus primeros egresados tendrán oportunidad de participar en la concreción de un prototipo de aplicación directa a la medicina.Se estima además que el presente Proyecto ayudará a integrar un grupo humano multidisciplinario con una real participación de todos los involucrados, con lo cual se daría comienzo al diseño "mecatrónico".Tomando como idea básica la definición de la robótica como: "El conjunto de conocimientos teóricos y prácticos que permiten concebir, realizar y automatizar sistemas basados en estructuras mecánicas poliarticuladas, dotados de un determinado grado de "inteligencia" y destinados a la producción industrial o al sustitución del hombre en muy diversas tareas. Un sistema robóticos puede describirse, como "Aquel que es capaz de recibir información, de comprender su entorno a través del empleo de modelos, de formular y de ejecutar planes, y de controlar o supervisar su operación". La robótica es esencialmente pluridisciplinaria y se apoya en gran medida en los progresos de la microelectrónica y de la informática, así como en los de nuevas disciplinas tales como el reconocimiento de patrones y de inteligencia artificial.
G. FACILIDADES DISPONIBLES
RECURSOS HUMANOS:
Se considera que este recurso es la mayor fortaleza del Proyecto: los integrantes del GRSI tienen una larga tradición en robótica
El Director, Ing Ladislao Mathé, participa desde hace años como integrante del GRSI particpando tanto en el desarrollo de sistemas robóticos y de control como dirigiendo varios Trabajos Finales relacionados con la Robótica.
El Co-director del Proyecto, Ing Oscar Vanella, Profesor dedicación exclusiva de la asignatura Bioingeniería II de la Carrera de Bioingeniería. Permitirá una excelente integración entre la robótica y la bioingeniería.
El Ing Gabriel Gómez, Co-director del GRSI, estuvo con una beca en el I.P.R (Institute for Process Control and Robotics) de la Universidad de Karlsruhe, Alemania realizando la Programación de interfaz para motores de robot paralelo (6 ejes) en bus CAN. (Jul-Dic 2002)El Ing Matías Zunino realizó durante el año 2000 el Trabajo Final de su carrera de Ing Mecánica Electricista, MANIPULADOR ROBOTICO CONFIGURACION TIPO “SCARA”. Este trabajo fue dirigido por el Ing Ladislao Mathé y por el Ing Walter Monsberger. Luego de haber finalizado su carrera, accedió con una beca del DAAD al I.P.R (Institute for Process Control and Robotics) de la Universidad de Karlsruhe, Alemania donde participó de manera contínua en proyectos de robótica, incluyendo diseño de robots aplicado a la medicina. (ver Currículum Vitae Ing Matías Zunino). En este momento, se están haciendo las gestiones administrativas para incorporarlo como docente full time de la UNC, Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, Carrera de Ing Mecánica Electricista, dentro del Marco PROMEI.
El Ing Jorge Naguil, luego de haber obtenido sus dos títulos de Ingeniero (Electrónico y en Telecomunicaciones) ha iniciado su carrera de posgrado. Actualmente está cursando la Maestría en Control dictado en la UTN. Su conocimiento de softwares de simulación y esu manejo de los DSP (sus trabajos finales fueron respectivamente Reconocimiento de voz con DSP y Reconocimiento de Imágenes con DSP) facilitan su participación en este Proyecto, tanto en la etapa actual con simulaciones, implementación de distintos módulos electrónicos, etc, como en el futuro próximo al iniciar el desarrollo del comando del robot laparoscópico por voz.También se prevé la incorporación como Ayudante de Investigación de un alumno de la carrera de Ingeniería Mecánica dentro de la Res 171 HCD/2005, PROMEI. Se considera que la participación de este alumno contribuirá a motivar al alumnado a interactuar con distintos temas de control.Por otro lado, cabe destacar el ofrecimiento de egresados que se comprometireron en colaborar con las actividades relacionadas con este Proyecto:
Ing Adrián Liguori: Ing Mecánico Aeronáutico. Su trabajo final también estuvo relacionado con la implementación de un robot posicionador cartesiano. Su colaboración con el proyecto se materializará con la selección de actuadores y con la coordinación de la participación de alumnos en en diseño empleando CATIA.
Ing Marcelo Buteler: Ing Electrónico. Ofreció su colaboración en el diseño de distintos módulos electrónicos, fundamentalmente en el de los controladores tanto analógicos como digitales
El proyecto contempla además la formación de recursos humanos mediante Trabajos Finales para los alumnos de las carreras de las áreas de Ingeniería Mecánica, Computación Aeronáutica, Electrónica y Bioingeniería.
LABORATORIO
El GRSI dispone de un laboratorio de aprox 20 m2. También cuenta con un nuevo Laboratorio para Control de 15 m2. Entre los equipos necesarios para este proyecto, se cuenta con dos computadoras PC conectadas en red y con una impresora.En la Facultad se dispone de una Biblioteca con conexión a distintas revistas digitales.
H. JUSTIFICACION DEL PRESUPUESTO
Dado que el Proyecto se encuentra en la etapa Estudio de Factibilidad o, más concretamente, en la Definición de Concepto, no se prevé erogar en insumos. Se estima que se disponrpa de una PC con suficiente potencia para encarar simulaciones y diseño con AutoCad y CATIA. Este equipo se prevé adquirir dentro del marco PROMEI.
Se considera que este recurso es la mayor fortaleza del Proyecto: los integrantes del GRSI tienen una larga tradición en robótica
El Director, Ing Ladislao Mathé, participa desde hace años como integrante del GRSI particpando tanto en el desarrollo de sistemas robóticos y de control como dirigiendo varios Trabajos Finales relacionados con la Robótica.
El Co-director del Proyecto, Ing Oscar Vanella, Profesor dedicación exclusiva de la asignatura Bioingeniería II de la Carrera de Bioingeniería. Permitirá una excelente integración entre la robótica y la bioingeniería.
El Ing Gabriel Gómez, Co-director del GRSI, estuvo con una beca en el I.P.R (Institute for Process Control and Robotics) de la Universidad de Karlsruhe, Alemania realizando la Programación de interfaz para motores de robot paralelo (6 ejes) en bus CAN. (Jul-Dic 2002)El Ing Matías Zunino realizó durante el año 2000 el Trabajo Final de su carrera de Ing Mecánica Electricista, MANIPULADOR ROBOTICO CONFIGURACION TIPO “SCARA”. Este trabajo fue dirigido por el Ing Ladislao Mathé y por el Ing Walter Monsberger. Luego de haber finalizado su carrera, accedió con una beca del DAAD al I.P.R (Institute for Process Control and Robotics) de la Universidad de Karlsruhe, Alemania donde participó de manera contínua en proyectos de robótica, incluyendo diseño de robots aplicado a la medicina. (ver Currículum Vitae Ing Matías Zunino). En este momento, se están haciendo las gestiones administrativas para incorporarlo como docente full time de la UNC, Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, Carrera de Ing Mecánica Electricista, dentro del Marco PROMEI.
El Ing Jorge Naguil, luego de haber obtenido sus dos títulos de Ingeniero (Electrónico y en Telecomunicaciones) ha iniciado su carrera de posgrado. Actualmente está cursando la Maestría en Control dictado en la UTN. Su conocimiento de softwares de simulación y esu manejo de los DSP (sus trabajos finales fueron respectivamente Reconocimiento de voz con DSP y Reconocimiento de Imágenes con DSP) facilitan su participación en este Proyecto, tanto en la etapa actual con simulaciones, implementación de distintos módulos electrónicos, etc, como en el futuro próximo al iniciar el desarrollo del comando del robot laparoscópico por voz.También se prevé la incorporación como Ayudante de Investigación de un alumno de la carrera de Ingeniería Mecánica dentro de la Res 171 HCD/2005, PROMEI. Se considera que la participación de este alumno contribuirá a motivar al alumnado a interactuar con distintos temas de control.Por otro lado, cabe destacar el ofrecimiento de egresados que se comprometireron en colaborar con las actividades relacionadas con este Proyecto:
Ing Adrián Liguori: Ing Mecánico Aeronáutico. Su trabajo final también estuvo relacionado con la implementación de un robot posicionador cartesiano. Su colaboración con el proyecto se materializará con la selección de actuadores y con la coordinación de la participación de alumnos en en diseño empleando CATIA.
Ing Marcelo Buteler: Ing Electrónico. Ofreció su colaboración en el diseño de distintos módulos electrónicos, fundamentalmente en el de los controladores tanto analógicos como digitales
El proyecto contempla además la formación de recursos humanos mediante Trabajos Finales para los alumnos de las carreras de las áreas de Ingeniería Mecánica, Computación Aeronáutica, Electrónica y Bioingeniería.
LABORATORIO
El GRSI dispone de un laboratorio de aprox 20 m2. También cuenta con un nuevo Laboratorio para Control de 15 m2. Entre los equipos necesarios para este proyecto, se cuenta con dos computadoras PC conectadas en red y con una impresora.En la Facultad se dispone de una Biblioteca con conexión a distintas revistas digitales.
H. JUSTIFICACION DEL PRESUPUESTO
Dado que el Proyecto se encuentra en la etapa Estudio de Factibilidad o, más concretamente, en la Definición de Concepto, no se prevé erogar en insumos. Se estima que se disponrpa de una PC con suficiente potencia para encarar simulaciones y diseño con AutoCad y CATIA. Este equipo se prevé adquirir dentro del marco PROMEI.
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El Proyecto fue presentado en la Agencia Córdoba Ciencia, en el marco del plan trianual de subsidios para proyectos de investigacion del año 2006 - Ver proyecto Presentado ante el Ministerio de Ciencia y Tecnología - y fue aceptado para su financiacion el 3 de Octubre de 2007 - Ver Financiacion del Proyecto. Ademas fue presentado ante la Secretaria de Ciencia y Tecnología de la UNC - SeCyT - Ver Proyecto presentado ante SeCyT - en el marco del plan bianual para proyectos de Investigación. Presentado: 26 de Agosto de 2007. Proyecto aprobado para financiamiento por SeCyT. Período 2008 - 2009 - Ver Financiación del Proyecto
