Integration of visual feedback and virtual fixtures in a unity-based Da Vinci robot simulator: a usability study for safer robotic surgery

Negli ultimi due decenni, la chirurgia mininvasiva assistita da robot (RAMIS) ha fatto passi da gigante, consentendo procedure chirurgiche meno invasive, riducendo il trauma del paziente e migliorando il comfort dell'operatore. Tuttavia, le tecniche RAMIS necessitano di una separazione fisica tra il chirurgo e il tavolo operatorio, che limita la capacità dell'operatore di vedere la scena chirurgica, poiché si affidano esclusivamente al feedback visivo della telecamera endoscopica. Inoltre, il chirurgo non è in grado di valutare la quantità di forza che sta applicando ai tessuti e agli organi senza entrare in contatto diretto con l'attrezzatura chirurgica, che potrebbe potenzialmente danneggiare le strutture sensibili. Per migliorare la sicurezza del metodo e la capacità del chirurgo di percepire il sito anatomico in tre dimensioni, i dispositivi virtuali sono tecniche di controllo che consentono al medico di ottenere un feedback della forza ogni volta che gli strumenti chirurgici si trovano in prossimità di strutture anatomiche predefinite. In questa tesi, viene creato un sistema di dispositivi virtuali per il sistema chirurgico da Vinci, ed esiste un altro tipo di sistema di dispositivi virtuali che è il feedback visivo. Il sistema consiste in una scena chirurgica virtuale e nel calcolo della distanza più breve tra l'asta dello strumento completo e l'anatomia. I dispositivi virtuali si basano su tre diversi modelli: •??Feedback della forza mediante un modello di forza visco-elastico •??Feedback di forza mediante un modello di forza a funzione sigmoidale •??Feedback visivo Questo progetto è un simulatore che potrebbe migliorare la competenza del chirurgo con questa macchina; quindi, è necessario creare un buon ambiente virtuale per istruire il medico. Il simulatore si è dimostrato efficace in due aree critiche: rendere una percezione della forma della struttura ristretta 3D, che è una componente cruciale per migliorare la prospettiva del chirurgo della scena chirurgica ed evitare le collisioni senza ostacolare l'esecuzione dell'intervento. Secondo i risultati, il metodo riesce a evitare che gli strumenti entrino in collisione con l'anatomia estendendo notevolmente la distanza tra di essi, pur mantenendo la possibilità di eseguire l'intervento.