Wybrane interfejsy chirurg-maszyna w strukturze systemu wizyjnego i sterowania telemanipulatorów chirurgicznych rodziny Robin Heart

pol Artykuł w języku polskim DOI:

wyślij Paweł Kostka *, Zbigniew Nawrat ** * Pracownia Biocybernetyki, Fundacja Rozwoju Kardiochirurgii, Zabrze ** Wydział Inżynierii Biomedycznej, Politechnika Śląska w Gliwicach

Pobierz Artykuł

Streszczenie

Przedstawiono nowe projekty interfejsu kontaktu chirurg-telemanipulator oraz sprzętowo-programowe rozwiązania w strukturze systemu sterowania opartego o reprogramowalne układy FPGA, umożliwiające włączenie zadajników do systemu Master-Slave telemanipulatora chirurgicznego Robin Heart. Badane i przedstawione w pracy zostały zadajniki bazujące zarówno na manipulacji za pomocą kończyny górnej, jak i dolnej. W konsoli sterującej systemu, stanowiącej zintegrowany system akwizycji, przetwarzania i wizualizacji sygnałów z podstawowych kanałów komunikacyjnych systemu, przedstawiono również projekt i testy wstępne toru obrazowania przestrzennego 3D dla poprawy jakości pracy chirurga. Opisano wykorzystanie przygotowanych interfejsów i systemu sterowania w eksperymentach na zwierzętach, telemanipulacji na duże odległości oraz w przygotowaniach do pierwszego testu klinicznego dla telemanipulatora toru wizyjnego Robin Heart.

Słowa kluczowe

inżynieria biomedyczna, MMI, system sterowania, telemanipulator chirurgiczny, układ reprogramowalny FPGA

Man-Machine interfaces in the structure of control and vision system of Robin Heart surgery telemanipulator

Abstract

New construction of Man-Machine Interfaces, 3D vision channel and control system structure of Robin Heart surgery telemanipulator are presented. Input module of control system work on the base of reprogrammable FPGA chip, which revealed to be an universal and elastic solution for different types of sensors in Master tool. New Master/Operator devices make possibile to use both upper and lower limb to control the robotnic arm. Prepared system was tested on several animal experiments and long distance teleoperation.

Keywords

biomedical engineering, FPGA, Man Machine Interface, surgery telemanipulator

Bibliografia

  1. Nawrat Z., Kostka P.: Polish Cardio-robot Robin Heart, System description and technical evaluation. The International Journal Of Medical Robotics And Computer Assisted Surgery. Int J. Med Robotics Comput Assist Surg 2006; 2:36-44. Published online 6 March 2006 in Wiley InterScience, DOI:10.1002/rcs.67.
  2. Mohr F., Onnasch J., Falk V., Walther T., Diegeler A., Schneider F., Autschbach R.: The evolution of minimally invasive valve surgery - 2 year experience. Eur J Cardiothorac Surg. 1999 Mar;15(3):233-8; discussion 238-9.
  3. Greer A.D., Newhook P.M., Sutherland G.R.: Human-Machine Interface for Robotic Surgery and Stereotaxy, IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, Vol. 13, No. 3, June 2008.
  4. Pheng-Ann Heng, Chun-Yiu Cheng, Tien-Tsin Wong, Yangsheng Xu, Yim-Pan Chui, Kai-Ming Chan, Shiu-Kit Tso: A Virtual-Reality Training System for Knee Arthroscopic Surgery, IEEE Transactions on Information Technology in Biomedicine, vol. 8, no. 2, June 2004.