Development sensorized 3D-printed realistic phantom to scale for surgical training with a daVinci robot

Abstract

[ES] El aumento de los procedimientos usando la robótica quirúrgica en la última década demanda un alto número de cirujanos, capaces de teleoperar sistemas avanzados y complejos y, al mismo tiempo, de aprovechar los beneficios de la Cirugía Asistida por Robot de forma segura y efectiva. En la actualidad, los planes de formación se basan en la Realidad Virtual y entornos simulados para lograr un establecimiento escalable, rentable y completo del conjunto de habilidades quirúrgicas robóticas. Este trabajo se centra en el desarrolloo de un una escenario clínico mediante sensores que asistan al ciruajano durante su entrenamiento con el daVinci®, implementados en un entorno físico impreso en 3D. Esta investigación busca la obtención de un modelo segmentado, la impresión 3D del modelo para simular el escenraio clínico real y así abituar al cirujano a la interacción de los órganos y tejidos con el robot; y la implementación de sensores con que asistir al cirjuano en el entrenamiento. Para ello, con el fin de demostrar la eficacia de la asistencia durante los entrenamientos, así como la validez de los ejercicios de la operación simulada se ha realizado un estudio con doce voluntarios.Tanto la asistencia visual como el uso de fantomas 3D muestran ser una alternativa óptima para el aprendizaje de la habilidades requeridas en la cirugía robótica: manifestandose un paso adelante hacia un entrenamiento personlizado para cada cirujano.

[EN] The increase of surgical procedures using robotic technology in the last decade demands a high number of surgeons capable of teleoperating advanced and complex systems while safely and effectively taking advantage of Robot-Assisted Surgery benefits. Currently, training plans rely on Virtual Reality and simulated environments to achieve a scalable, cost-effective, and comprehensive establishment of robotic surgical skills. This work focuses on the development of a clinical scenario through sensors that assist the surgeon during their training with the daVinci® system, implemented in a 3D-printed physical environment. This research aims to obtain a segmented model, 3D printing the model to simulate the real clinical scenario, thus familiarizing the surgeon with the interaction of organs and tissues with the robot. Additionally, sensors are implemented to assist the surgeon during training. Therefore, to demonstrate the effectiveness of the assistance during the training sessions and the validity of the exercises in the simulated operation, a study was conducted with twelve volunteers. Both visual assistance and the use of 3D phantoms prove to be an optimal alternative for learning the required skills in robotic surgery, representing a significant step forward towards personalized training for each surgeon.