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Dispositivos hápticos y
cirugía robótica
Félix Monasterio-Huelin Maciá
robolabo.etsit.upm.es/haptico
A. Ciencia e historia
B. Dispositivos e Interfaces hápticos
 Cinemática
 Modos de interacción
C. Sistemas hápticos
 Métodos de manipulación
 Métodos de control
D. Cirugía robótica
A. Ciencia e historia
B. Dispositivos e Interfaces hápticos
 Cinemática
 Modos de interacción
C. Sistemas hápticos
 Métodos de manipulación
 Métodos de control
D. Cirugía robótica
D) Cirugía robótica
 Información
 Productos comerciales
INFORMACIÓN
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PC WORLD Digital (abril de 2006).
El sistema Da Vinci puede realizar todo tipo de intervenciones, hasta la fecha esta capacitado
para más de 10.000 procedimientos, aunque está muy especializado en áreas como la cirugía
abdominal, cardiaca, torácica, pediátrica, ginecológica, y sobre todo, la urológica. De hecho, casi
la mitad de las operaciones realizadas con estos equipos durante 2005, unas 20.000 en total,
han tenido como misión la extirpación parcial o completa de próstatas cancerosas
(prostatectomía), la segunda causa de muerte por cáncer en varones, con unos resultados
bastante satisfactorios.
Un estudio publicado en el año 2003 por el Diario Británico de Urología, sobre una muestra de
300 pacientes, demostró que los operados mediante cirugía convencional habían perdido cinco
veces más sangre, tenían cuatro veces más riesgo de complicaciones y necesitaban tres veces
más de tiempo de convalecencia en el hospital. Por el contrario, los enfermos intervenidos
mediante Da Vinci, tenían más posibilidades de que el cáncer no se reprodujera (14 %),
recuperaban la función urinaria en aproximadamente un mes y medio, cuatro veces más rápido
que los tratados con cirugía convencional. Además, la mayor parte de los pacientes “robóticos”
habían recuperado en unos 11 meses su capacidad sexual, mientras que la mitad de los
“convencionales” no la habían recuperado dos años después.
Otra de las disciplinas donde más destaca Da Vinci es en la cirugía cardiovascular, por ejemplo,
es perfectamente capaz de reparar una válvula mitral, una operación relativamente común entre
los enfermos cardiovasculares, sin ningún tipo de problema y simplificando la intervención de
manera notable pues, sin entrar en muchos detalles, para cambiar una válvula mitral en una
operación típica, el cirujano debe primero atravesar el esternón y abrir el tórax con un retractor,
un instrumento para mantener separados los bordes de la herida, etc., mientras que con Da Vinci
sólo se necesitan tres pequeñas incisiones para que las varillas de sus tres brazos puedan
acceder a la zona; la diferencia es abismal.
http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pubm
Robotic Surgery. A Current Perspective
Anthony R. Lanfranco, BAS, Andres E. Castellanos, MD, Jaydev P. Desai, PhD,*† and William C. Meyers, MD
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Department of Mechanical Engineering and Mechanics, Drexel University, Philadelphia and Drexel University
College of Medicine, Philadelphia, Pennsylvania.
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Ann Surg. 2004 January; 239(1): 14–21.
¿Persiguiendo al mercado?
•
Robotic devices seem to
have more of a marketing
role than a practical role.
Whether or not robotic
devices will grow into a
more practical role remains
to be seen.
•
It is our hope that by the
end of this article the
reader will be able to make
a more informed decision
about robotic surgery
before “chasing the
market.”
2004
2004
2004
2004
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Although still in its
infancy, robotic
surgery has already
proven itself to be of
great value,
particularly in areas
inaccessible to
conventional
laparoscopic
procedures.
• In any case, robotic
technology is set to
revolutionize surgery by
improving and expanding
laparoscopic procedures,
advancing surgical
technology, and bringing
surgery into the digital
age. Furthermore, it has
the potential to expand
surgical treatment
modalities beyond the
limits of human ability.
Jacobsen G,
Elli F,
Horgan S.
Minimally Invasive Surgery Center, University of Illinois at Chicago
Medical Center, Room 443 CSB (M/C 958), 840 South Wood Street,
Chicago, IL 60612-7233, USA.
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BACKGROUND: Minimally invasive surgical techniques have revolutionized the
field of surgery. Telesurgical manipulators (robots) and new information technologies
strive to improve upon currently available minimally invasive techniques and create
new possibilities. METHODS: A retrospective review of all robotic cases at a single
academic medical center from August 2000 until November 2002 was conducted. A
comprehensive literature evaluation on robotic surgical technology was also
performed. RESULTS: Robotic technology is safely and effectively being applied at
our institution. Robotic and information technologies have improved upon minimally
invasive surgical techniques and created new opportunities not attainable in open
surgery. CONCLUSIONS: Robotic technology offers many benefits over traditional
minimal access techniques and has been proven safe and effective. Further
research is needed to better define the optimal application of this technology.
Credentialing and educational requirements also need to be delineated.
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=pubmed&cmd=Retrieve&dopt=AbstractPlus&list_uids
Marohn MR,
Hanly EJ.
Department of Surgery, Uniformed Services University, Bethesda,
Maryland, USA.
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INTRODUCTION: The "Nintendo" surgery revolution, which began in 1987, has
impacted every surgical specialty. However, our operating rooms remain
isolated worlds where surgeons use awkward, primitive, rigid instruments with
suboptimal visualization. We need "smart instruments," "smart technology," and
"smart imaging." Is surgical robotics the answer? METHODS: We provide an
analysis of current surgical technology and skills, propose criteria for what the
next generation of surgical instruments and technology should achieve, and
then examine the evolution and current state of surgical robotic solutions,
assessing how they answer future surgical needs. Finally we report on the U.S.
Military's early experience with surgical robotics and the lessons learned
therein. RESULTS: Current surgical robotic technology has made remarkable
progress with miniaturization, articulating hand-imitating instruments, precision,
scaling, and three-dimensional vision. The specialty-specific early clinical
applications reviewed are promising, but they do have limitations. Surgical
robotics offers enormous military application potential. Needed future
refinements are identified, including haptics, communications, infrastructure,
and information integration. CONCLUSIONS: Laparoscopic surgery is a
transition technology, constrained by instrument, equipment, and skill
limitations. Surgical robotics or, more properly, computer-assisted surgery may
be the key to the future. The operating room of the future will be an integrated
environment with global reach. Surgeons will operate with three-dimensional
vision, use real-time three-dimensional reconstructions of patient anatomy, use
miniaturized minimally invasive robotic technology, and be able to telementor,
teleconsult, and even telemanipulate at a distance, thus offering enhanced
patient care and safety.
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=pubmed&cmd=Retrieve&dopt=AbstractPlus&lis
Sim HG,
Yip SK,
Cheng CW.
Department of Urology, Singapore General Hospital, Outram Road,
168609, Singapore, Singapore. [email protected]
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•
Contemporary medical robotic systems used in urologic surgery usually consist of a
computer and a mechanical device to carry out the designated task with an image
acquisition module. These systems are typically from one of the two categories:
offline or online robots. Offline robots, also known as fixed path robots, are
completely automated with pre-programmed motion planning based on pre-operative
imaging studies where precise movements within set confines are carried out.
Online robotic systems rely on continuous input from the surgeons and change their
movements and actions according to the input in real time. This class of robots is
further divided into endoscopic manipulators and master-slave robotic systems.
Current robotic surgical systems have resulted in a paradigm shift in the minimally
invasive approach to complex laparoscopic urological procedures. Future
developments will focus on refining haptic feedback, system miniaturization and
improved augmented reality and telesurgical capabilities.
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=pubmed&cmd=Retrieve&dopt=AbstractPlus&list_uids
Cepolina F,
Challacombe B,
Michelini RC.
Laboratory of Design and Measurement for Automation and Robotics,
Genova, Italy. [email protected]
Robotic surgery began as a technology-driven innovation but is
now becoming a genuine method of improving healthcare
effectiveness worldwide. This comprehensive review introduces the
current trends, using examples of specific systems to distinguish
the various types of robotic surgical devices, from remote handling
machines to those performing delicate local interventions. We end
by commenting on how to extend existing systems and provide an
account of the rapid developments in minimally invasive robotic
surgery.
• http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=pubmed&cmd=Retrieve&dopt=A
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Davies B.
Department of Mechanical Engineering, Imperial College of Science,
Technology and Medicine, London, UK.
A brief introduction is given to the definitions and history of surgical
robotics. The capabilities and merits of surgical robots are then
contrasted with the related field of computer assisted surgery. A
classification is then given of the various types of robot system
currently being investigated internationally, together with a number
of examples of different applications in both soft-tissue and
orthopaedic surgery. The paper finishes with a discussion of the
main difficulties facing robotic surgery and a prediction of future
progress.
• http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=pubmed&cmd=Retrieve&dopt=A
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La cirugía robótica arranca en España
El primer robot Da Vinci, instalado en la Fundación Puigvert de
Barcelona, asiste al cirujano en operaciones de próstata
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El País.com
J. C. AMBROJO - Barcelona - 04/10/2005
http://www.elpais.com/articulo/salud/cirugia/robotica/arranca/Espana/elpsalpor/20051004elpepisal_4/Tes
•
"En unos años,
quizá operen solos",
bromea
Villavicencio.
05/nov/02
La disciplina está estancada por sus altos costos, resultado de que las
operaciones insumen mucho tiempo. Los cirujanos dicen estar un poco
desanimados, pero hay gran demanda de los pacientes.
•
Pero no son los imperfectos comandos que
permiten a los cirujanos dirigir el
instrumental con el que operan el Da Vinci o
el Zeus el principal obstáculo para la
masificación de la cirugía robótica, aseguró
esta especialista: "El problema es que con
estos robots no hemos logrado realizar la
operaciones en un tiempo menor al que
demandan las cirugías convencionales".
Desde que los técnicos arman el robot hasta
que el paciente abandona el quirófano
pueden transcurrir cinco horas, contra dos
que requiere la cirugía miniinvasiva.
A los pacientes
no les fue tan
mal; en todo
caso, son los
cirujanos y las
•
instituciones
las que tienen
motivos para
quejarse.
•
¿Por qué demoran tanto tiempo las cirugías robóticas? "La mano del
robot ofrece tan sólo seis grados de libertad (movimientos posibles),
• http
contra los 20 a 25 que permite la mano humana", responde el doctor
://axxon.com.ar/not/120/c-120InfoCirugiaRobot.htm
Battellini. Es por eso que tareas como las suturas, que requieren
●
•
numerosos grados de libertad de movimiento, terminan tardando más
del doble que las de una cirugía convencional o miniinvasiva.
"Desde hace un buen tiempo, los cirujanos estamos pidiendo a los
ingenieros que doten los robots de un mayor número de grados de
libertad, pero ellos nos responden que esto no es posible, y nos ofrecen
otras vías alternativas para hacer más rápido las suturas."
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"Los cirujanos estamos con un poco de desánimo al respecto —confesó el
cirujano argentino Roberto Battellini—, ya que nos hemos dado cuenta de
que el manejo de estos robots no es tan simple como los ingenieros nos
hacían creer".
Desde diciembre de 2001, el doctor Battellini integra uno de los centros
cardiológicos más grandes del mundo: el Herzzentrum de la Universidad
de Leipzig, Alemania. Allí, opera junto al doctor Friedrich-Wilhelm Mohr,
uno de los pioneros de la cirugía robótica cardíaca.
"El costo de la hora de quirófano en los países desarrollados es tremendo
—comentó Battellini—; lo que la cirugía robótica ahorra en días de
internación no es nada en relación a lo que gasta en tiempo de quirófano".
En Alemania, por ejemplo, un día de internación cuesta 200 euros, contra
600 euros la hora de quirófano.
De ahí que operar con robots sea lo suficientemente caro como para
quedar relegado a los pocos centros de investigación que pueden darse el
lujo de pagar el precio de ser pioneros en la materia.
Robots: A las órdenes del cirujano
• ABC.es, Sábado, 12 de mayo de 2007
●
•
El Ruber Internacional de Madrid es uno
•
El cirujano maneja el robot, fuera del
de los pocos centros españoles que han
campo quirúrgico. No se coloca junto al
incorporado este ingenio para extirpar la
paciente sino frente a la consola de
próstata afectada por el cáncer. Con el
mandos. Ni siquiera precisa esterilizar
«Da Vinci S», más pequeño y manejable
sus manos, al manejar a distancia con
que el robot original, se han realizado una
sus dedos los brazos del robot. Uno de
veintena de casos en este centro con
estos brazos porta dos cámaras de alta
resultados muy positivos. Como la
resolución que proporcionan al cirujano
laparoscopia convencional, la cirugía
un campo de visión tridimensional.
robótica es poco traumática, reduce el
Basta con presionar botones y pedales
sangrado y las molestias postoperatorias.
para que el cirujano pueda orientar las
A estas ventajas suma su gran precisión.
cámaras, enviar la corriente eléctrica a
«Con el robot, trabajamos con menor
los instrumentos para coagular los
margen de error, nuestros movimientos
vasos seccionados o separar y tensar
son más exactos y esto se traslada a los
tejidos en zonas de difícil o imposible
resultados», explica el urólogo Antonio
acceso para la cirugía convencional. La
Allona.
máquina traslada al diminuto
http
instrumental los impulsos de los
://www.abc.es/20070512/sabados-sabados/robots-ordenes-cirujano_200705121215.html
mandos en suaves y precisos
movimientos.
Cirugía sin sangre, sin herida y sin dolor
Las nuevas tecnologías de la imagen permiten operar con mayor
precisión y rapidez
El País.
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Un robot llamado Da Vinci
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MAYKA SÁNCHEZ - Madrid - 15/05/2007
• http
://www.elpais.com/articulo/salud/Cirugia/sangre/herida/dolor/elpepus
●
•
El Clínico San Carlos ha sido el primero en instalarlo dentro del Sistema Nacional de
Salud gracias al patrocinio de la Fundación Koplovich. También es "el único de los
cuatro que hay en España en ampliar sus aplicaciones más allá de la urología, puesto
que se está empleando en tumores de diferente localización, cirugía bariátrica para la
obesidad supermórbida y diversas patologías graves". La operación requiere baja
dosis de anestesia, cicatriza mejor, implica menos dolor y menor riesgo de
infecciones. Más de 70 enfermos han sido tratados desde julio de 2006.
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El 24 de agosto de 1999, un equipo de médicos alemanes finalizó con éxito la
primera intervención quirúrgica de la historia realizada completamente mediante el
uso de un dispositivo robótico, en el departamento de Cirugía Cardiovascular y
Torácica de la Universidad Johann Wolfgang von Goethe de Frankfurt.
Productos
Integrated Surgical Systems (ISS) (Robodoc)
http://www.robodoc.com/eng/neuromate.html
Intuitive Surgical are developing mechanisms with
force feedback. (Da Vinci)
Computer Motion (Zeus)
http://trueforce.com/Medical_Robotics/Medical_Robotics_Companies/computermotion_profile.htm
Hitachi (Naviot)
FIGURE 1. Da Vinci system set up. (Courtesy of Intuitive Surgical Inc.,
Mountain View, CA)
FIGURE 2. Zeus system set up. (Courtesy of Computer Motion Inc., Santa Barbara, CA)
Figure 3. A newly developed laparoscope manipulator, Naviot, is recognized as
the first surgical robot developed in Japan.
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Da Vinci
Da Vinci
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Número de brazos: 4 (3 para operar y uno
endoscópico para visualizar)
Diámetro de las varillas del brazo robótico: 8
milímetros
Tamaño de la incisión: De 1 a 2 centímetros
Precio del sistema: 1,5 millones de euros
Sustitución periódica del instrumental: Cada
10/12 intervenciones
Número de instalaciones: 354
Distribuidor en España: Palex Medical
AESOP®, HERMES™ and ZEUS™
Naviot
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Presentación háptica (rendering):
–
–
Modelos los más parecidos a la realidad
(Hayward).
Modelos obtenidos de datos medidos,
generando su dinámica mediante ecuaciones
de estado (Okamura).