ES2597809T3 - Sistema de simulación para adiestramiento en cirugía artroscópica - Google Patents
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Abstract
Simulador para entrenamiento en cirugía artroscópica en una articulación de un paciente simulado, que comprende: una unidad de procesamiento de datos (1); medios de visualización (2) del ejercicio de simulación; una plataforma de trabajo (12); un modelo de anatomía humana (9) con portales artroscópicos (3) por donde el usuario introduce el instrumental artroscópico simulado (10); dos dispositivos hápticos (5a,5b) dispuestos alrededor del modelo (9) con un miembro móvil (6a,6b) en cuyo extremo dispone de una guía (8a,8b) del instrumental que se introduce en los portales artroscópicos (3) en la intervención quirúrgica simulada, disponiendo cadadispositivo háptico (5a,5b) de medios de sincronización con la unidad de control (1) y de medios de determinación de la posicióny orientación de sus miembros móviles (6a,6b); una cámara artroscópica simulada (7). La unidad de procesamiento de datos (1) estáconfigurada para enviar en tiempo real a los medios de visualización (2) imágenes simuladas desde la cámara artroscopica (7) tal como se visualizaría en una operación real.
Description
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DESCRIPCION
Sistema de simulacion para adiestramiento en cirug^a artroscopica Campo de la invencion
La presente invencion se compone de tecnicas de simulacion aplicadas al campo del adiestramiento quirurgico, espedficamente para operaciones quirurgicas en articulaciones, a las que se hace tambien referencia como artroscopias o cirugfas artroscopicas, para el proposito de iniciacion, adiestramiento y ensenanza de cirujanos, lo que permite la mejora de las tecnicas quirurgicas artroscopicas y la puesta en practica de nuevos procedimientos que se desarrollan en la evolucion y la mejora de la practica quirurgica.
Antecedentes de la invencion
No son bien conocidos en la actualidad los simuladores en el campo de la medicina. Hace algunos anos, se divulgaron simuladores que podfan describirse como estaticos, en los cuales unicamente el paciente, o una zona del mismo, se representa por medio de un maniqrn.
El sistema de simulacion objeto de la presente invencion proporciona un considerable numero de ventajas, ya que, por una parte, reproduce ffsicamente el instrumento quirurgico (camara artroscopica e instrumento artroscopico), reproduce la anatoirna superficial de la zona en cuestion (hombro, rodilla, etc.) por medio de una estructura de plastico a escala 1:1 de modelos anatomicos reales, y, basandose en tecnicas de realidad virtual espedficamente disenadas, proporciona imagenes anatomicas normales y patologicas similares a las proporcionadas por modelos reales.
El sistema de simulacion espedficamente desarrollado combina el uso del instrumento quirurgico simulado, que actua dentro de la estructura de plastico generando imagenes anatomicas virtuales y proporcionando una sensacion tactil para el manejo del instrumento, lo que simula una artroscopia quirurgica.
Este sistema tiene una serie de ejercicios artroscopicos de complejidad en aumento, basados en los protocolos de aprendizaje que se utilizan en cursos artroscopicos que permiten determinar tanto el correcto desempeno del ejercicio como la progresion y la mejora en el adiestramiento artroscopico, lo que permite la repeticion de dichos ejercicios y la autoevaluacion. La presente invencion reemplaza, de una manera muy fiable y optima en terminos de disponibilidad y costes, la practica con cadaveres como elemento de aprendizaje.
El adiestrador en cirugfa artroscopica propuesto consiste en un conjunto de dispositivos formado por a) una unidad central, habitualmente una computadora, cuya funcion consiste en controlar y gestionar todos los dispositivos a cargo de representar imagenes y tacto, asf como recoger los datos de las funciones desempenadas por el usuario, simulando una operacion real; b) un dispositivo de presentacion visual o monitor, en el que se presentan visualmente las imagenes que ve el doctor, c) una plataforma de trabajo que simula el quirofano, la cual contiene: la anatomfa humana que se ha de simular (siendo esta anatomfa intercambiable con arreglo a los ejercicios de simulacion que se hayan de poner en practica), y d) los dispositivos hapticos a cargo de reproducir la sensacion tactil del instrumento utilizado en el procedimiento simulado.
Descripcion de la invencion
La invencion se refiere a un sistema de simulacion para el adiestramiento en cirugfa artroscopica, de acuerdo con la reivindicacion 1. Realizaciones preferidas del sistema se definen en las reivindicaciones dependientes.
El sistema objeto de la invencion simula un procedimiento quirurgico llevado a cabo por un usuario del sistema en una articulacion espedfica de un paciente simulado. El sistema comprende:
- al menos una unidad de tratamiento de datos;
- una plataforma de trabajo;
- un modelo de anatomfa humana, dispuesto sobre la plataforma de trabajo y que representa la superficie anatomica de la articulacion en la que se ha de simular la operacion, en tamano real, de tal manera que dicho modelo de anatomfa humana esta provisto de una pluralidad de aberturas correspondientes a las puertas artroscopicas a traves de las cuales el usuario inserta el instrumento artroscopico simulado en la articulacion durante el procedimiento quirurgico simulado;
- al menos dos dispositivos de trabajo, dispuestos en la plataforma de trabajo, en torno al modelo de anatomfa humana, de tal modo que cada uno de ellos se ha dotado de al menos un miembro movil, cuyo extremo esta provisto de una grna para guiar el instrumento que es insertado en las puertas artroscopicas durante el procedimiento quirurgico simulado, estando provisto dicho al menos un miembro movil de medios de fijacion para fijar los instrumentos artroscopicos utilizados en la artroscopia, de tal modo que cada dispositivo de trabajo esta provisto de medios para la sincronizacion con la unidad de control y de medios para determinar la posicion y la orientacion de sus miembros moviles;
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- el instrumento artroscopico simulado que se utiliza durante el procedimiento quirurgico simulado, de tal manera que dicho instrumento comprende al menos un instrumento artroscopico fijado a uno de los dos miembros moviles de los dispositivos de trabajo a traves de sus medios de fijacion correspondientes;
- una camara artroscopica simulada, fijada a uno cualquiera de los miembros moviles de los dispositivos de trabajo a traves de medios de fijacion correspondientes; y
- medios de vision para ver el ejercicio de simulacion, que se encargan de la vision de las imagenes enviadas por al menos una unidad de tratamiento de datos.
En el presente sistema, al menos una unidad de tratamiento de datos esta configurada:
- para captar y tratar un primer grupo de datos relativos a la posicion de las puertas artroscopicas, y para extraer de dicho primer grupo de datos un primer grupo de coordenadas de posicion de dichas puertas artroscopicas;
- para captar y tratar un segundo grupo de datos relativos a la posicion y a la orientacion de los miembros moviles de cada dispositivo de trabajo, y para extraer de dicho segundo grupo de datos un segundo grupo de coordenadas de posicion y vectores de direccion de cada instrumento artroscopico utilizado durante un procedimiento quirurgico simulado;
- para tratar la informacion recibida y enviar informacion en forma de imagenes que representan la vista simulada de la anatoirna interna de la articulacion y del instrumento en ella insertado, la cual se obtiene de la camara artroscopica (7) dependiendo de la posicion y de la orientacion de esta ultima en el interior de la articulacion, tal como se observana en una operacion real, a los medios de vision (2) en tiempo real.
La plataforma de trabajo esta, preferiblemente, provista de al menos una grna por la que se mueven los dispositivos de trabajo para facilitar el acceso del instrumento a las puertas artroscopicas, de tal manera que dichos dispositivos de trabajo estan provistos de medios para determinar su posicion, y al menos una unidad de control se ha configurado para captar y tratar un tercer grupo de datos relativos a la posicion de los dispositivos de trabajo y para extraer de dicho tercer grupo de datos un tercer grupo de coordenadas de posicion de dichos dispositivos de trabajo.
Los dispositivos de trabajo estan, cada uno de ellos, preferiblemente fijados a una bases moviles, a su vez aseguradas a unos brazos integralmente unidos por sus extremos a arboles. A fin de determinar las posiciones de los dispositivos de trabajo, pueden existir, insertados en el centro de los arboles, una pluralidad de discos codificadores, de tal manera que hay tantos de estos ultimos como brazos hay, y cada uno de ellos tiene un sensor optico, de tal forma que el movimiento de cada dispositivo de trabajo genera un movimiento radial del disco codificador correspondiente, siendo detectado dicho movimiento por el sensor optico correspondiente, conectado a un circuito electronico que calcula la posicion de los dispositivos de trabajo y envfa dicha posicion a la unidad de tratamiento de datos.
Los dispositivos de trabajo son, preferiblemente, dispositivos hapticos provistos de medios para generar una fuerza sobre los miembros moviles. Al menos una unidad de tratamiento de datos calcula la posicion de los instrumentos insertados en el interior de la articulacion con respecto a la posicion de los componentes anatomicos simulados de dicha articulacion, y envfa, en el caso de que estime que un instrumento artroscopico colisionara con cualquiera de dichos componentes anatomicos, informacion relativa a dicha colision al dispositivo haptico al que el instrumento que ocasiona la colision esta fijado, de tal modo que dicho dispositivo haptico genera una fuerza en el miembro movil para simular, y para informar al usuario activo de, la colision en el ejercicio de simulacion, lo que proporciona al usuario una sensacion de tocar las diferentes estructuras anatomicas.
El instrumento artroscopico simulado puede comprender al menos uno de los siguientes instrumentos artroscopicos simulados: una sonda, un vaporizador, una rejilla, un taladro rotatorio, un sinoviotomo, un forceps artroscopico o unas tijeras artroscopicas. Los forceps artroscopicos y las tijeras artroscopicas pueden incorporar palancas accionadas manualmente, cuyo movimiento es registrado por un sistema electronico y enviado a al menos una unidad de tratamiento de datos que es la encargada de representar las respectivas funciones de dichos instrumentos en los medios de vision.
La camara artroscopica simulada esta, preferiblemente, provista de:
- una optica que puede rotar libremente con respecto a la camara;
- medios para detectar y medir la rotacion de la optica en relacion con la camara, los cuales transmiten la informacion relativa a la rotacion de la optica a la al menos una unidad de tratamiento de datos; y, opcionalmente,
- al menos un boton para dirigir funciones graficas representadas en los medios de vision.
En este caso, la unidad de tratamiento de datos representa en los medios de vision una rotacion de la misma magnitud angular en la imagen virtual del ejercicio simulado que esta siendo representado en ellos.
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La plataforma de trabajo esta, preferiblemente, provista, en su cara superior, de un soporte para el modelo anatomico en el que se acopla el modelo de anatoirna humana.
El sistema puede comprender, adicionalmente, un pedal que incorpora conmutadores accionados con el pie para controlar al menos uno de los siguientes instrumentos artroscopicos: el motor artroscopico (ya sea un taladro rotatorio o un sinoviotomo) o el vaporizador.
El presente sistema de simulacion puede incorporar la adaptacion de la secuencia de aprendizaje didactica utilizando metodos automaticos con arreglo a los resultados de las sesiones de cada usuario, y con criterios de evaluacion configurables. A su vez, puede incorporar un conjunto de ejercicios ampliables en su secuencia didactica. Tambien incorpora, de forma preferible y completa, los movimientos de la camara artroscopica real y una modelizacion anatomica precisa de la vista artroscopica.
El presente sistema de simulacion tiene las siguientes ventajas:
- Permite el aprendizaje de capacidades espaciales y psicomotrices, cubriendo el vado que existe entre la teona y la practica directa en pacientes, y hace posibles un adiestramiento y mejora continuos de dichas capacidades.
- Aporta una simulacion realista basada en los dispositivos hapticos, en la precision de los modelos anatomicos, en la vision en tiempo real de los movimientos, en los modelos de instrumentos (camara, sonda) y en los aspectos ergonomicos, debido a que los dispositivos hapticos son moviles sobre rafles o gmas.
- Aporta modelos anatomicos articulados de acuerdo con mediciones reales, los cuales permiten la comprension de las referencias anatomicas y hacen posible la reproduccion de los mismos gestos que en cirugfa.
- La misma plataforma de trabajo es aplicable a diferentes articulaciones (hombro, rodilla, etc.).
- La secuencia didactica incluye no solo la practica de un procedimiento quirurgico simulado, sino tambien ejercicios para el manejo de la camara, lo que permite la comprension de los movimientos de la camara, asf como ejercicios para practicar el manejo de diferentes instrumentos artroscopicos, tales como una sonda.
- La interfaz grafica es intuitiva y, por tanto, de facil aprendizaje.
- Permite el adiestramiento en situaciones extremas o muy inhabituales.
- La reproducibilidad (recuperacion para el analisis) de las sesiones permite un aprendizaje autodirigido.
- Los criterios de evaluacion son configurables, lo que es una caractenstica muy flexible y que, al mismo
tiempo, proporciona objetividad en la evaluacion.
- Permite multiplicar las posibilidades de adiestramiento a un bajo coste, en comparacion con cursos con cadaveres, y sin las limitaciones eticas que podnan estar implicadas en la practica con animales.
- Permite la validacion de disenos de instrumentos y la validacion de nuevos instrumentos quirurgicos.
- No requiere de personal especializado para su uso ni tampoco instalaciones especiales.
Breve descripcion de los dibujos
En lo que sigue se describe muy brevemente una serie de dibujos / figuras / diagramas que ayudan a una mejor comprension de la invencion y que se han relacionado expresamente con una realizacion de dicha invencion, presentada a modo de ejemplo no limitativo de la misma. Dichos dibujos muestran la realizacion practica de un simulador quirurgico para cirugfa artroscopica (al que se hara referencia en lo que sigue de esta memoria como simulador de cirugfa).
La Figura 1 representa el sistema modular y el cableado electrico que constituyen el simulador de cirugfa, utilizando como ejemplo un modelo anatomico basado en una seccion de hombro.
La Figura 2 es similar a la Figura 1, pero se sirve de una seccion anatomica de una pierna como referente para la simulacion, por lo que, en este caso, se simularan operaciones de cirugfa artroscopica de rodilla, aunque pueden tambien llevarse a cabo operaciones en otras zonas anatomicas tales como el hombro, la pelvis, etc.
La Figura 3 representa una vista en perspectiva de la plataforma de trabajo sobre la que se lleva a cabo el procedimiento quirurgico simulado, en la cual no se ha ensamblado el modelo anatomico.
La Figura 4 muestra el sistema de articulacion y movimiento de los dispositivos simuladores del tacto, los dispositivos hapticos.
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Las Figuras 5 y 6 muestran, respectivamente, una vista en despiece de la camara artroscopica, y la camara artroscopica con sus componentes ensamblados.
Descripcion de una realizacion preferida de la invencion
El simulador quirurgico para cirugfa artroscopica consiste, tal como se muestra en las Figuras 1 y 2, en una plataforma de trabajo l2 que lleva a cabo las funciones de soporte y de guiado de los elementos ffsicos y mecanicos; la parte interior de la plataforma 12 lleva a cabo la funcion de un recipiente para alojar circuitos auxiliares, tales como, por ejemplo, el circuito electronico 19, mostrado en la Figura 4, que esta a cargo de recibir y tratar la informacion procedente de diferentes codificadores. El sistema comprende, de manera adicional, una unidad 1 de tratamiento de datos que hace correr un programa informatico espedficamente desarrollado para esta simulacion, y que esta a cargo de gestionar el control del sistema y de representar las imagenes en unos medios de vision 2, tales como, por ejemplo, un monitor con una pantalla tactil. El soporte 4 para el modelo anatomico se situa en la cara superior 17 de la plataforma de trabajo 12, de tal manera que sobre dicho soporte se dispone el modelo de anatoirna humana (9, 9') o cualquier otro modelo que pueda emplearse en ejercicios de adiestramiento de simulacion para cirugfa artroscopica. Dichos modelos (9, 9') estan hechos, preferiblemente, de un plastico considerablemente poco deformable pero resistente, con una estructura hueca. La plataforma de trabajo se ha mostrado en detalle y en perspectiva en la Figura 3.
Es posible interactuar con el sistema de simulacion a traves de los medios de entrada de datos, tales como un teclado 13, que es capaz de escoger, por ejemplo, el programa de simulacion que se debe hacer correr, a fin de indicar el modelo de anatomna humana (9, 9') que esta siendo espedficamente utilizado (el hombro 9, la rodilla 9', etc.), para configurar los diferentes parametros del ejercicio de simulacion, tales como la dificultad del ejercicio. Es tambien posible interactuar con el sistema de simulacion a traves de, por ejemplo, los medios de vision 2, en el caso, por ejemplo, de un monitor con una pantalla tactil. El pedal 18 mostrado en la Figura 1 incorpora conmutadores accionados con el pie similares a los que se utilizan en artroscopia real para controlar el motor artroscopico, el vaporizador o la unidad electroquirurgica, etc.
Los dispositivos de trabajo (5a, 5b) son, en esta realizacion particular, dispositivos hapticos, de tal modo que en los extremos de los brazos (6a, 6b) de los mismos se ha incorporado una grna (8a, 8b) para guiar el instrumento que se ha insertado en el modelo anatomico (9, 9') a traves de las aberturas de penetracion denominadas puertas artroscopicas (3, 3'); el instrumento 10 o la camara 7, siempre que sea apropiado, esta alojada en el extremo opuesto de dicha grna (8a, 8b) para guiar el instrumento. Los dispositivos hapticos (5a, 5b) realizan la funcion de transmitir al sentido del tacto del usuario del sistema sensaciones de fuerza, dureza, rugosidad, elasticidad y vibraciones. Por ejemplo, transmite a la mano una sensacion de contacto (la dureza, la rugosidad, la forma o el borde) con una estructura osea; transmite la elasticidad de un musculo, tendon, ligamento, arteria o vaso, e incluso simula patologfas como si el paciente fuera real. El rozamiento y las vibraciones producidos por el instrumento 10 son tambien reproducidos por dichos dispositivos hapticos (5a, 5b).
Los dispositivos hapticos (5a, 5b) son fijados a las bases moviles (11a, 11b), respectivamente, de tal manera que estas ultimas son fijadas a los brazos (14a, 14b) en correspondencia con las mismas, tal como se muestra en la Figura 4, y los brazos son asegurados integralmente por sus extremos al arbol 25a, 25b. El usuario maneja la camara artroscopica 7 ensamblada en uno de los dispositivos hapticos con una mano, y el instrumento artroscopico simulado 10, ensamblado en el otro dispositivo haptico, con la otra mano, de tal modo que los dispositivos hapticos se deslizan, por medio de sus respectivas bases moviles (11a, 11b), a lo largo de las respectivas grnas (15a, 15b). A fin de determinar la posicion de los dispositivos de trabajo (5a, 5b), existen, insertados en el centro de los arboles (25a, 25b), una pluralidad de discos codificadores (21a, 21b), ambos ensamblados en un soporte codificador 23, de tal manera que cualquier movimiento del dispositivo haptico (5a, 5b) se traduce en un movimiento radial del disco codificador correspondiente, de tal manera que dicho movimiento es detectado por un sensor optico (22a, 22b), la posicion es registrada por el circuito electronico 19 a traves del cable 24, y el resultado de la posicion es enviado a la unidad 1 de tratamiento de datos, a traves de un conectador 20, a fin de determinar las coordenadas de los dispositivos hapticos en su escenario virtual y permitir y permitir la calibracion del sistema.
El sistema tambien comprende una reproduccion de una camara artroscopica 7, un dispositivo que puede ser acoplado a uno cualquiera de los brazos (6a, 6b) y que lleva a cabo las funciones de simulacion de una camara artroscopica real de las que se utilizan en cirugfa, a la que se hace tambien referencia como artroscopia. Como se muestra en las Figuras 5 y 6, la camara artroscopica 7 esta constituida por un conjunto de partes, cuyas funciones se explican en lo que sigue. La camara 7 esta constituida por un cuerpo superior 29, conjuntamente con un cuerpo inferior 30, e, integral con los mismos, existe un anillo 27 cuya funcion consiste en acoplar la lente 26 formada por la caja superior 32 y la caja inferior 33, siendo ambas integrales la una con la otra, de tal manera que la lente 26 puede rotar libremente con respecto a la camara 7; esta rotacion es detectada y medida por un sensor optico 31, de modo que dicha informacion se transmite a la unidad de control 1, la cual producira una rotacion de la misma magnitud angular en la imagen virtual que esta siendo representada en el monitor 2. El disco de freno 38 genera una resistencia a la rotacion de la lente 26 de un valor tal, que la lente no rota de manera fortuita, solo lo hace si es accionada manualmente. Si la camara 7 permanece bloqueada (no rota) mientras la lente 26 se hace rotar, se muestra en el monitor 2 una traslacion orbital de la imagen en caso de que la lente simulada tenga un angulo similar al que se da a las lentes generalmente utilizadas en cirugfa artroscopica, simulando las rotaciones de la artroscopia
y de la optica como en la practica real.
El boton de la izquierda de la camara 28b sirve para seleccionar el modo operativo de los botones. Este modo puede ser, entre otros, la conmutacion a una imagen artroscopica o externa, o la conmutacion a un modo de zum. En el modo de zum, el boton de la izquierda 28b llevara a cabo las funciones de alejamiento, y el boton de la derecha 28a, 5 las funciones de acercamiento.
El instrumento 10, que puede ser intercambiable, es un modelo que imita el instrumento real, y simula, entre otras cosas, los siguientes instrumentos quirurgicos: una sonda, un vaporizador, un taladro, un taladro rotatorio, un sinoviotomo, un forceps artroscopico, unas tijeras artroscopicas, etc. Los dos ultimos instrumentos simulados incorporan palancas accionadas manualmente, cuyo movimiento es registrado por un sistema electronico para ser 10 enviado a la unidad 1 de tratamiento de datos, que representa las funciones del instrumento 10 en realidad virtual.
Claims (8)
- 5101520253035404550REIVINDICACIONES1. - Un sistema de simulacion para adiestramiento en cirugfa artroscopica, en el cual puede simularse un procedimiento quirurgico por un usuario del sistema en una articulacion concreta de un paciente simulado, caracterizado por que comprende:- al menos una unidad (1) de tratamiento de datos;- una plataforma de trabajo (12);- un modelo de anatomfa humana (9, 9'), dispuesto sobre la plataforma de trabajo (12) y que representa la superficie anatomica de la articulacion en la que se simulara la operacion en tiempo real, de tal modo que dicho modelo de anatoirna humana (9, 9') esta provisto de una pluralidad de aberturas en correspondencia con unas puertas artroscopicas (3, 3') a traves de las cuales el usuario inserta el instrumento artroscopico simulado (10) en la articulacion durante el procedimiento quirurgico simulado;- al menos dos dispositivos de trabajo (5a, 5b), dispuestos en la plataforma de trabajo (12), alrededor del modelo de anatomfa humana (9, 9'), de tal manera que cada uno de ellos esta provisto de al menos un miembro movil (6a, 6b), cuyo extremo esta provisto de una grna (8a, 8b) para guiar el instrumento cuando este es insertado dentro de las puertas artroscopicas (3, 3') durante el procedimiento quirurgico simulado, de tal modo que dicho al menos miembro movil (6a, 6b) esta provisto de medios de fijacion destinados a fijar los instrumentos artroscopicos utilizados en la artroscopia, estando provisto cada dispositivo de trabajo (5a, 5b) de medios para la sincronizacion con la unidad de control (1) y de medios para la determinacion de la posicion y de la orientacion de los miembros moviles (6a, 6b);- el instrumento artroscopico simulado (10) utilizable durante el procedimiento quirurgico simulado, de tal modo que dicho instrumento (10) comprende al menos un instrumento artroscopico, fijado a uno de los dos miembros moviles (6a, 6b) de los dispositivos de trabajo (5a, 5b) a traves de sus medios de fijacion correspondientes;- una camara artroscopica simulada (7), fijada a uno cualquiera de los miembros moviles (6a, 6b) de los dispositivos de trabajo (5a, 5b) a traves de los medios de fijacion correspondientes; y- medios de vision (2), destinados a ver el ejercicio de simulacion, a cargo de ver las imagenes enviadas por al menos una unidad (1) de tratamiento de datos;por que al menos una unidad (1) de tratamiento de datos esta configurada:- para captar y tratar un primer grupo de datos relativos a la posicion de las puertas artroscopicas (3, 3'), y para extraer de dicho primer grupo de datos un primer grupo de coordenadas de posicion de dichas puertas artroscopicas (3, 3');- para captar y tratar un segundo grupo de datos relativos a la posicion y a la orientacion de los miembros moviles (6a, 6b) de cada dispositivo de trabajo, y para extraer de dicho segundo grupo de datos un segundo grupo de coordenadas de posicion y vectores de direccion de cada instrumento artroscopico que es utilizado durante el procedimiento quirurgico simulado;- tratar la informacion recibida y enviar informacion en forma de imagenes que representan la vista simulada de la anatomna interna de la articulacion y del instrumento insertado dentro de ella, que se obtiene de la camara artroscopica (7) dependiendo de la posicion y de la orientacion de esta ultima dentro de la articulacion, a los medios de vision (2) en tiempo real;por que la plataforma de trabajo (12) esta provista de al menos una grna (15a, 15b) por la que pueden moverse los dispositivos de trabajo (5a, 5b) para facilitar el acceso del instrumento a las puertas artroscopicas, de tal manera que dichos dispositivos de trabajo (5a, 5b) estan provistos de medios para determinar su posicion, y al menos una unidad (1) de tratamiento de datos esta configurada para captar y tratar un tercer grupo de datos relativos a la posicion de los dispositivos de trabajo (5a, 5b), y para extraer de dicho tercer grupo de datos un tercer grupo de coordenadas de posicion de dichos dispositivos de trabajo (5a, 5b);y por que los dispositivos de trabajo (5a, 5b) estan, cada uno de ellos, fijados a unas bases moviles (11a, 11b), las cuales estan, a su vez aseguradas a unos brazos (14a, 14b) integralmente unidos por sus extremos a arboles (25a, 25b).
- 2. - El sistema de acuerdo con la reivindicacion precedente, caracterizado por que, para determinar la posicion de los dispositivos de trabajo (5a, 5b), existen, insertados en el centro de los arboles (25a, 25b), una pluralidad de discos codificadores (21a, 21b), de tal manera que hay tantos de estos ultimos como brazos (14a, 14b), y cada uno de ellos esta equipado con un sensor optico (22a, 22b), de forma que el movimiento de cada dispositivo de trabajo (5q, 5b) genera un movimiento radial del disco codificador correspondiente (21a, 21b), y dicho movimiento puede detectado por el sensor optico (22a, 22b) correspondiente, conectado a un circuito electronico (19) que calcula la51015202530posicion de los dispositivos de trabajo (5a, 5b) y envfa dicha posicion a la unidad (1) de tratamiento de datos.
- 3. - El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que los dispositivos de trabajo son dispositivos hapticos provistos de medios para generar una fuerza sobre los miembros moviles, y por que al menos una unidad (1) de tratamiento de datos calcula la posicion de los instrumentos insertados dentro de la articulacion con respecto a la posicion de los componentes anatomicos simulados de dicha articulacion, y env^a, en el caso de que estime que un instrumento artroscopico colisionara con cualquiera de dichos componentes anatomicos, informacion que es generada con respecto a dicha colision, al dispositivo haptico al que esta fijado el instrumento que causa la colision, de tal modo que dicho dispositivo haptico genera una fuerza en el miembro movil para simular, e informar al usuario activo de, la colision en el ejercicio de simulacion, proporcionando al usuario la sensacion de tocar diferentes estructuras anatomicas.
- 4. - El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el instrumento artroscopico simulado (10) comprende al menos uno de los siguientes instrumentos artroscopicos simulados: una sonda, un vaporizador, un taladro rotatorio, un sinoviotomo, un forceps artroscopico y unas tijeras artroscopicas.
- 5. - El sistema de acuerdo con la reivindicacion precedente, caracterizado por que el forceps artroscopico y las tijeras artroscopicas incorporan palancas accionadas manualmente, cuyo movimiento es registrado por un sistema electronico y enviado a al menos una unidad (1) de tratamiento de datos, la cual se encarga de representar las respectivas funciones de dichos instrumentos en los medios de vision (2).
- 6. - El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la camara artroscopica simulada (7) esta provista de:- una optica (26) que puede rotar libremente con respecto a la camara (7);- medios (31) para detectar y medir la rotacion de la optica (26) con respecto a la camara (7), los cuales transmiten la informacion relativa a la rotacion de la optica (26) a al menos una unidad (1) de tratamiento de datos; y, opcionalmente,- al menos un boton (28a, 28b) para dirigir funciones graficas representadas en los medios de vision;y por que la unidad (1) de tratamiento de datos representa en los medios de vision (2) una rotacion de la misma magnitud angular en la imagen virtual del ejercicio simulado que esta siendo representado en ellos.
- 7. - El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la plataforma de trabajo (12) esta provista, en su superficie superior (17), de un soporte (4) para el modelo anatomico, en el que se acopla el modelo de anatoirna humana (9, 9').
- 8. - El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el sistema comprende, de manera adicional, un pedal (18) que incorpora conmutadores accionados con el pie para controlar al menos uno de los siguientes instrumentos artroscopicos: el motor artroscopico (ya sea un taladro rotatorio, ya sea un sinoviotomo), el vaporizador.
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| ES2374908B2 (es) * | 2010-07-07 | 2012-11-16 | Universidad Miguel Hernández De Elche | Simulador de microinyección intracitoplásmica. |
| US9847044B1 (en) | 2011-01-03 | 2017-12-19 | Smith & Nephew Orthopaedics Ag | Surgical implement training process |
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| US20140051049A1 (en) | 2012-08-17 | 2014-02-20 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Anatomical model and method for surgical training |
| US9607528B2 (en) * | 2012-08-24 | 2017-03-28 | Simquest International, Llc | Combined soft tissue and bone surgical simulator |
| EP2896034B1 (en) | 2012-09-12 | 2018-07-25 | Virtamed AG | A mixed reality simulation method and system |
| EP2948088B1 (en) * | 2013-01-23 | 2017-05-31 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Surgical training system |
| CN103268726B (zh) * | 2013-05-20 | 2015-06-17 | 浙江大学 | 超声引导针穿刺手术模拟训练系统 |
| CN112201131B (zh) | 2013-12-20 | 2022-11-18 | 直观外科手术操作公司 | 用于医疗程序培训的模拟器系统 |
| US9874944B2 (en) * | 2015-05-06 | 2018-01-23 | Pedram Khojasteh | System, method and device for foot-operated motion and movement control in virtual reality and simulated environments |
| GB2554756B (en) * | 2016-10-10 | 2020-11-04 | Generic Robotics | Simulator for manual tasks |
| EP3559929A1 (en) | 2016-10-10 | 2019-10-30 | Generic Robotics Limited | A simulator for manual tasks |
| WO2018118858A1 (en) | 2016-12-19 | 2018-06-28 | National Board Of Medical Examiners | Medical training and performance assessment instruments, methods, and systems |
| US20180261131A1 (en) * | 2017-03-07 | 2018-09-13 | Boston Incubator Center, LLC | Robotic Instructor And Demonstrator To Train Humans As Automation Specialists |
| US20180308379A1 (en) * | 2017-04-21 | 2018-10-25 | Accenture Global Solutions Limited | Digital double platform |
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|---|---|---|---|---|
| US4605373A (en) * | 1985-01-10 | 1986-08-12 | Rosen Bernard A | Training device for setting broken limbs |
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| US20050142525A1 (en) * | 2003-03-10 | 2005-06-30 | Stephane Cotin | Surgical training system for laparoscopic procedures |
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