Sutura automatizada para una plataforma robótica de asistencia a la cirugía laparoscópica

Abstract

[EN] Laparoscopic surgery is a minimally invasive surgery that makes small incisions in the patient's tissue during the procedure. One of the most challenging tasks within this field is robotic suturing. This article focuses on the automated suturing algorithm using vision and a force-position controller to handle the tool inside the patient. The algorithm collects a first approximation where the tool is positioned at the suture point, but it does not execute the entry and subsequent exit of the needle into the skin. A robotic platform consisting of two manipulator arms, one to manipulate a surgical instrument through the fulcrum point and another intra-abdominal with a camera with two degrees of freedom, is used to perform the experiments of this algorithm. The article is composed of a vision algorithm to detect wounds and locate the location of the suture points by means of depth images, a navigation module to generate the suture trajectory, and a controller to place the tool in those points without damaging the patient's abdominal wall. Finally, both the navigation and control systems were validated by in vitro tests.

[ES] La cirugía laparoscópica es una cirugía mínimamente invasiva que hace reducidas incisiones en el tejido del paciente durante el procedimiento. Una de las tareas más desafiantes dentro de este campo es la sutura realizada con robots. Este artículo se centra en el algoritmo de sutura automatizada por medio de visión y un controlador fuerza-posición para manejar la herramienta dentro del paciente. El algoritmo recoge una primera aproximación donde la herramienta se sitúa en el punto de sutura, pero no ejecuta la entrada y posterior salida de la aguja en la piel. Se usa una plataforma robótica formada por dos brazos manipuladores, uno para manipular un instrumento quirúrgico a través del punto de fulcro y otro intra-abdominal con cámara con dos grados de libertad, para realizar los experimentos de dicho algoritmo. El artículo se compone de un algoritmo de visión para detectar heridas y localizar la ubicación de los puntos de sutura por medio de imágenes de profundidad, un módulo de navegación para generar la trayectoria de la sutura, y un controlador para ubicar la herramienta en dichos puntos sin dañar la pared abdominal del paciente. Por último, tanto el sistema de navegación como el de control se validaron mediante pruebas in vitro.