ES2949693T3 - Sistema quirúrgico de percepción sensorial para la cirugía laparoscópica asistida por robot - Google Patents

Abstract

La presente invención propone un sistema de percepción sensorial para cirugía laparoscópica asistida por robot. La invención comprende una pinza electroquirúrgica acoplada a una herramienta quirúrgica y un circuito de medición de impedancia. Este último incluye un sensor de medición para medir una señal indicativa de una magnitud correspondiente al valor de la impedancia de contacto entre las pinzas electroquirúrgicas y el tejido de un paciente; un oscilador para proporcionar una señal de potencia al sensor de medición; y un primer circuito eléctrico con resistencias y un limitador de voltaje para proteger el sensor de medición y el oscilador. El sensor y el oscilador están conectados a las pinzas mediante un cable de alimentación del instrumento quirúrgico. Un procesador conectado al circuito de medida recibe dicha señal medida y la convierte en un vector de fuerza cuyo módulo es función de la impedancia de contacto que se mide y cuyo argumento es función de la trayectoria que se sigue. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema quirúrgico de percepción sensorial para la cirugía laparoscópica asistida por robot

Campo de la invención

La presente invención versa, en general, acerca del campo de cirugía asistida por robot. En particular, la invención versa acerca de un sistema quirúrgico de percepción sensorial para una cirugía laparoscópica asistida por robot que permite detectar las propiedades del tejido de un paciente, en particular la fuerza de contacto ejercida sobre el tejido, mediante la medición de la impedancia eléctrica.

Antecedentes de la invención

Las técnicas actuales de cirugía laparoscópica asistida por robot permiten llevar a cabo intervenciones de alta precisión, proporcionando ventajas relevantes, en particular en cirugías de cierta complejidad, por ejemplo, en cirugías en las que es difícil acceder al sitio de operación. No obstante, las técnicas actuales de cirugía laparoscópica asistida por robot presentan la desventaja de que el cirujano no percibe las fuerzas ejercidas sobre los elementos anatómicos del paciente.

Los brazos robóticos son utilizados en una cirugía laparoscópica asistida por robot para accionar instrumentos específicos que permiten llevar a cabo la intervención de forma eficaz, y para introducir y guiar una cámara que permite visualizar el campo operativo. Estos brazos robóticos son controlados de forma remota por un cirujano por medio de un panel de control dotado de una pantalla que permite al cirujano monitorizar la escena. Asimismo, además de mejorar la precisión quirúrgica, el uso de ordenadores asociados con un control del brazo robótico también permite introducir controles que proporcionan una mayor seguridad para el paciente.

En los últimos años, se han realizado esfuerzos significativos en este campo de investigación para permitir que se proporcione un retorno sensorial al cirujano que compense la pérdida de sensación táctil cuando la intervención es una intervención manual.

La solicitud de patente US 2011046659-A1 describe un instrumento quirúrgico mínimamente invasivo que incluye un sensor que genera una señal en respuesta a una interacción con el instrumento quirúrgico. El instrumento incluye, además, un sistema de información táctil de retorno que genera vibraciones para obtener un efecto táctil en respuesta a la señal.

Por otra parte, la patente US8613230-B2 da a conocer un sistema que permite medir fuerzas procedentes de un sensor instalado en la parte externa de la cánula del instrumento quirúrgico, y recibe las fuerzas en el eje Z de penetración a través de una vaina de transmisión mecánica. El sistema descrito en esta patente solo permite recibir dichas fuerzas ejercidas en el eje Z de penetración, y no fuerzas derivadas de los contactos laterales.

Para permitir la percepción de fuerzas ejercidas no solo en la dirección del eje Z de penetración, se han utilizado elementos elásticos que permiten medir deformaciones tridimensionales por medio de interferometría utilizando sensores ópticos, como en el caso de la patente EP2595587-B1. En este caso, se utilizan 3 o 4 fibras ópticas que permiten proyectar luz modulada sobre un reflector ubicado en un soporte elástico y el vector de fuerza aplicado sobre los fórceps es obtenido por medio de interferometría desde la parte externa de la cánula.

La patente CA 2870343 presenta una alternativa al uso de elementos elásticos integrados en la cánula. Con ese fin, se utiliza un sensor con 6 grados de libertad, sensor que permite suministrar las fuerzas y los pares producidos entre el extremo distal externo del instrumento y el extremo por el que se sujeta el instrumento con el brazo robótico que lo soporta. El sistema incluye un sistema de ordenador que permite calcular, por medio de un cálculo matricial, las fuerzas aplicadas sobre el extremo distal en función de la cinemática del conjunto de instrumento-trócar y los 6 datos suministrados por el sensor.

El documento WO2016163561 da a conocer un instrumento médico que comprende un cuerpo alargado que tiene un extremo proximal y un extremo distal y un par de electrodos o porciones de electrodo (por ejemplo, un conjunto de electrodos de punta partida). El sistema está configurado para llevar a cabo una detección de contacto y/o una confirmación de ablación en función de mediciones eléctricas obtenidas mientras se aplica energía de distintas frecuencias al par de electrodos o porciones de electrodo. Los sistemas y procedimientos de detección de contacto pueden calibrar mediciones de parámetros de la red para compensar una unidad de soporte físico en un circuito de medición de parámetros de la red o para dar cuenta de diferencias en cables, instrumentación o soporte físico utilizado.

El documento US10595745-B2 da a conocer dispositivos y procedimientos para medir una fuerza de contacto en un catéter. El catéter incluye un segmento proximal, un segmento distal y un segmento elástico que se extiende desde el segmento proximal hasta el segmento distal. El segmento distal incluye una pluralidad de electrodos de punta que incluyen al menos tres electrodos radiales dispuestos en torno a una circunferencia del segmento distal. Los electrodos radiales están configurados para emitir señales eléctricas indicativas de un vector de contacto de la fuerza de contacto. El segmento elástico incluye un dispositivo de detección de fuerzas configurado para emitir una señal eléctrica indicativa de una magnitud de una componente axial de la fuerza de contacto, determinándose la fuerza de contacto cambiando la escala de la magnitud de la componente axial de la fuerza de contacto por el vector de contacto. En este documento, la medición de la fuerza de contacto es llevada a cabo mecánicamente, no eléctricamente como en la presente invención.

El documento US2003100892-A1 da a conocer un instrumento quirúrgico robótico que incluye un árbol alargado que tiene un extremo de trabajo y un eje de árbol, y un par de brazos de unión, teniendo cada uno un extremo proximal y un extremo distal. El extremo proximal está montado de forma pivotante en el extremo de trabajo del árbol para que gire en torno a un primer eje de cabeceo para producir una rotación en el primer cabeceo. Un miembro de muñeca tiene una porción proximal conectada de forma pivotante con el extremo distal del brazo de unión para que gire en torno a un segundo eje de cabeceo para producir la rotación en el segundo cabeceo. Un accionador terminal está montado de forma pivotante en una porción distal del miembro de muñeca para girar en torno a un eje de muñeca del miembro de muñeca para producir una rotación en el balanceo distal. El eje de la muñeca se extiende entre la porción proximal y la porción distal del miembro de muñeca. El árbol alargado es giratorio en torno al eje del árbol para producir la rotación en el balanceo proximal. Con un cabeceo de aproximadamente 90°, el eje de la muñeca es generalmente perpendicular al eje del árbol. El balanceo proximal en torno al eje del árbol y el balanceo distal en torno al eje de muñeca no se solapan. El uso de los brazos de unión permite que el accionador terminal se doble hacia atrás con un cabeceo de más de 90°. La capacidad para operar el accionador terminal con un cabeceo de aproximadamente 90° y de doblar el accionador terminal hacia atrás hace que el mecanismo de muñeca sea más versátil y adaptable a acceder a ubicaciones difíciles de alcanzar, en particular con puntos de entrada pequeños, tales como aquellos que tienen que ver con sitios quirúrgicos espinales, neurales o rectales.

En otra línea de trabajo conocida como detección de fuerzas basada en la visión (VBFS, por sus siglas en inglés), las imágenes reales capturadas por la cámara laparoscópica son utilizadas para visualizar la deformación del tejido provocada por el contacto con los fórceps.

En cualquier caso, el retorno sensorial casi no ha sido utilizado en la cirugía laparoscópica asistida por robot debido a limitaciones de la técnica, la imprecisión de distintos sistemas desarrollados, o las dificultades que conlleva, en particular el espacio ocupado por la dotación de sensores en la cánula del instrumento.

Por lo tanto, se requieren nuevos sistemas quirúrgicos para una cirugía laparoscópica asistida por robot, que permiten detectar las propiedades de uno o varios tejidos y cuantificar el retorno sensorial de la fuerza de contacto ejercida sobre el o los tejidos durante una intervención quirúrgica llevada a cabo de forma remota.

Descripción de la invención

Con ese fin, las realizaciones de la presente invención proporcionan un sistema quirúrgico de percepción sensorial para una cirugía laparoscópica asistida por robot que comprende: unos fórceps electroquirúrgicos acoplados con un instrumento quirúrgico y un circuito de medición de la impedancia. Este incluye un sensor de medición para medir una señal indicativa de una magnitud correspondiente al valor de una impedancia de contacto entre los fórceps electroquirúrgicos y el tejido de un paciente; un oscilador para proporcionar una señal de potencia al sensor de medición; y un primer circuito eléctrico. El primer circuito eléctrico incluye una o más resistencias eléctricas y un limitador de tensión para proteger el sensor de medición y el oscilador que están conectados con los fórceps electroquirúrgicos por medio de un cable de alimentación del instrumento quirúrgico.

Asimismo, el sistema propuesto incluye al menos un procesador conectado operativamente con el circuito de medición de la impedancia para recibir dicha señal medida por el sensor de medición y convertir la misma en un vector de fuerza. En particular, el módulo del vector de fuerza es una función de la impedancia de contacto medida y el argumento es definido por la trayectoria que sigue el instrumento quirúrgico en el momento de contacto. Por lo tanto, el procesador mencionado permite obtener la fuerza vectorial de reacción en los controles del operario, tanto en magnitud como en orientación, en función de la magnitud medida de la impedancia de contacto, que varía según la fuerza que está siendo ejercida, y en función de la monitorización de la trayectoria que está siendo seguida.

El sistema también incluye un generador de señales de radiofrecuencia de electrocauterización acoplado eléctricamente con el circuito de medición de la impedancia y operable para suministrar energía, tanto energía monopolar como bipolar, a los fórceps electroquirúrgicos. En este caso, el circuito mencionado de medición de la impedancia comprende, además, un segundo circuito electrónico que comprende un primer circuito de conmutación para conmutar entre la conexión y la desconexión de un conjunto de cables de alimentación del generador de señales de radiofrecuencia de electrocauterización con respecto al cable del instrumento quirúrgico, y un segundo circuito de conmutación para conmutar entre la conexión y la desconexión del generador de señales de radiofrecuencia de electrocauterización y del sensor de medición.

El sistema también incluye un detector de radiofrecuencia con al menos un sensor capacitivo o inductivo dispuesto en el conjunto de cables de alimentación mencionado para conmutar automáticamente los circuitos primero y segundo de conmutación mientras se suministra energía.

En una realización, la energía suministrada por el generador de señales de radiofrecuencia de electrocauterización es monopolar. En este caso, el primer circuito de conmutación está formado por un relé y el segundo circuito de conmutación está formado por otro relé. De forma alternativa, cuando la energía suministrada es bipolar, el primer circuito de conmutación está formado por al menos dos relés y el segundo circuito de conmutación también está formado por al menos dos relés.

El sistema puede incluir, además, una unidad de control que comprende elementos de control conectados operativamente con el circuito de medición de la impedancia y/o con el generador de señales de radiofrecuencia de electrocauterización para el control del mismo. Por ejemplo, los elementos de control pueden incluir pedales y/o accionadores/botones pulsadores.

El procesador puede estar incluido en la unidad de control o en un dispositivo remoto de cálculo y conectado operativamente con la unidad de control, con el generador de señales de radiofrecuencia de electrocauterización y/o con el circuito de medición de la impedancia por medio de un cable o una conexión inalámbrica.

En una realización, los fórceps electroquirúrgicos están acoplados con el instrumento quirúrgico utilizando un conjunto de poleas y cables que permiten la apertura y el cierre, al igual que la movilidad, de los fórceps. Al menos una de las poleas está dispuesta en el árbol de articulación de la misma. Asimismo, el conjunto de poleas está dispuesto en tres árboles paralelos dispuestos en una posición diametral con respecto al instrumento quirúrgico y a un cuerpo de los fórceps electroquirúrgicos.

Otras realizaciones de la invención divulgadas en la presente memoria también incluyen un procedimiento implementado por ordenador y/o productos de programa de ordenador para llevar a cabo las etapas y las operaciones llevadas a cabo por el procesador mencionado. Más en particular, un producto de programa de ordenador es una realización que tiene un soporte legible por un sistema de ordenador que incluye instrucciones de código codificadas en el mismo que, cuando son ejecutadas en al menos un procesador del sistema de ordenador, provocan que el procesador lleve a cabo las operaciones indicadas en el presente documento como realizaciones de la invención.

En una realización, se modela la anatomía del entorno del o de los tejidos en función del vector de fuerza estimado por el procesador. Con ese fin, la superficie es modelada progresivamente mediante la definición de superficies poligonales, tales como, por ejemplo, triángulos que están siendo formados uniendo puntos adyacentes de contacto obtenidos durante la operación/intervención.

Por lo tanto, la presente invención permite determinar el vector de fuerza en función de la medición de una magnitud de la impedancia de contacto entre los fórceps y los tejidos del paciente y en la trayectoria tomada, y también permite construir un modelo tridimensional del entorno quirúrgico.

Una ventaja proporcionada por la presente invención es que no introduce ningún sensor adicional en los fórceps electroquirúrgicos, lo que permite poder utilizar los mismos conductores utilizados para llevar a cabo la electrocauterización o electrocoagulación, por ejemplo.

Breve descripción de los dibujos

Se comprenderán las anteriores y otras características y ventajas en función de la siguiente descripción detallada de varias realizaciones simplemente ilustrativas y no limitantes con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La Fig. 1 ilustra un sistema quirúrgico para una cirugía laparoscópica asistida por robot para detectar las propiedades de un tejido, según una realización de la presente invención.

Las Figuras 2A-2C ilustran esquemáticamente distintas configuraciones de conexiones de un generador de señales de radiofrecuencia de electrocauterización para operar en un modo monopolar (Fig. 2A) o un modo bipolar (Figuras 2B y 2C).

La Fig. 3 ilustra con más detalle la arquitectura del sistema propuesto para obtener la impedancia de contacto y el vector de fuerza asociado, según una realización de la presente invención.

La Fig. 4 ilustra otra realización de la arquitectura del sistema propuesto para obtener la impedancia de contacto y el vector de fuerza asociado.

Las Figuras 5A y 5B muestran distintas vistas de los fórceps electroquirúrgicos acoplados con el instrumento quirúrgico. La Fig. 5A muestra una vista en perspectiva de un extremo distal del instrumento quirúrgico que muestra las rotaciones G1 y G2 de las articulaciones del mismo y la rotación axial G3 del conjunto de instrumento quirúrgico. La Fig. 5B muestra las poleas para la transmisión de los movimientos G1 y G2 y la disposición de los cables de accionamiento que también permite la apertura y el cierre de los fórceps electroquirúrgicos mediante la rotación G1.

Las Figuras 6A-6D ilustran distintas vistas que muestran el recorrido de los cables que transmiten energía a los fórceps electroquirúrgicos para detectar el contacto con el tejido, debiendo ser compatible dicho recorrido con el espacio limitado disponible entre las distintas poleas, y también permite llevar a cabo las rotaciones G1, G2 y G3.

Las Figuras 7A-7C muestran gráficamente el vector de fuerza calculado y la construcción de los triángulos para modelar la anatomía del entorno, según una realización de la presente invención.

Descripción detallada de la invención

La presente invención proporciona un sistema quirúrgico de percepción sensorial para una cirugía laparoscópica asistida por robot y un procedimiento que permiten obtener el retorno sensorial de la fuerza ejercida por un cirujano sobre el o los tejidos de un paciente durante una intervención quirúrgica llevada a cabo de forma remota en función de la detección y de la estimación de la impedancia de contacto con el o los tejidos y de la trayectoria tomada.

Con referencia a la Fig. 1, dicha figura muestra una realización del sistema propuesto 1. En esta realización, el sistema 1 comprende un sistema 100 asistido por robot; una unidad 110 de control; una torre 120 de laparoscopia que aloja un generador 300 de señales de radiofrecuencia de electrocauterización y un circuito 301 de medición de la impedancia.

El sistema 100 asistido por robot está dotado de brazos robóticos 101 que permiten mover instrumentos quirúrgicos 102, así como una cámara laparoscópica 103. La unidad 110 de control incluye accionadores/botones pulsadores 111 y pedales 113 con los que el cirujano puede manipular/controlar el sistema 100 asistido por robot, el generador 300 de señales de radiofrecuencia de electrocauterización, así como el circuito 301 de medición de la impedancia. La unidad 110 de control también tiene una pantalla 112 de visualización.

El generador 300 de señales de radiofrecuencia de electrocauterización, que puede ser cualquier generador estándar de señales de electrocauterización, está conectado eléctricamente con el circuito 301 de medición de la impedancia por medio de un cable 314 de alimentación y es operable para suministrar energía a los fórceps electroquirúrgicos 104 (véanse las Figuras 2A-2C, por ejemplo) acoplados a los instrumentos quirúrgicos 102. El circuito 301 de medición de la impedancia está conectado eléctricamente con los fórceps electroquirúrgicos 104 por medio de otro cable 304 de alimentación. El cable 304 de alimentación está formado por dos cables conductores 304a, 304b (véase la Fig. 6D), cuyo recorrido es compatible con la cinemática de los fórceps electroquirúrgicos 102, permitiendo los movimientos de los mismos en tres rotaciones/ejes (movimientos de orientación y de elevación, así como movimientos de apertura y/o de cierre) para permitir la detección del contacto con el o los tejidos.

El generador 300 de señales de radiofrecuencia de electrocauterización puede ser eléctricamente monopolar cuando el circuito de retorno es el propio paciente o el medio salino utilizado (Fig. 2A), o puede ser eléctricamente bipolar (Figuras 2B y 2C) si la corriente fluye entre el elemento terminal 250 (véanse las Figuras 5A-5B) de los fórceps electroquirúrgicos 104.

La Fig. 2A muestra una configuración monopolar. El circuito 301 de medición de la impedancia solo aloja un cable, es decir, el cable saliente de alimentación. El cable entrante, marcado con la flecha, pasa al exterior del circuito 301 de medición de la impedancia. La Fig. 2B muestra una primera configuración bipolar. El doble cable entrante y saliente con dos polaridades, marcado con flechas, sale del generador 300 de señales de radiofrecuencia de electrocauterización y pasa a través del circuito 301 de medición de la impedancia, devolviéndose el retorno a través de una cánula conductora. La Fig. 2C muestra una segunda configuración bipolar. El cable con dos hilos conductores que sale del generador 300 de señales de radiofrecuencia de electrocauterización pasa a través del circuito 301 de medición de la impedancia y discurre a lo largo del interior del mismo, uno hasta cada parte de los fórceps electroquirúrgicos 104.

Con referencia ahora a la Fig. 3, dicha figura muestra una realización según la invención del sistema propuesto 1, que comprende, en este caso, los fórceps electroquirúrgicos 104 acoplados con el instrumento quirúrgico 102 del sistema 100 asistido por robot; el circuito 301 de medición de la impedancia para medir la impedancia de contacto con el entorno 303 del o de los tejidos; el generador 300 de señales de radiofrecuencia de electrocauterización; y un sistema o dispositivo 311 de ordenador formado por al menos un procesador para estimar las fuerzas aplicadas en función de la medición de la impedancia.

La dificultad que conlleva el uso del generador 300 de señales de radiofrecuencia de electrocauterización para permitir también la medición de la impedancia de contacto estriba en el hecho de que se utilizan impulsos de radiofrecuencia que tienen una tensión muy alta de entre aproximadamente 1000 y 3000 voltios para permitir que se lleve a cabo la electrocoagulación o electrocauterización. Por esta razón, el uso o la inclusión del circuito 301 de medición de la impedancia en el sistema 1 propuesto hace que la medición de la impedancia a una tensión y una corriente bajas sea compatible con la energía elevada de electrocoagulación y de electrocauterización a alta tensión.

Para lograr la compatibilidad mencionada, el circuito 301 de medición de la impedancia incluye un sensor 310 de medición, en particular un sensor de medición de baja tensión, para medir la magnitud correspondiente al valor de la impedancia de contacto; un módulo electrónico que comprende dos circuitos 305, 306 de conmutación para la conexión/desconexión del conjunto 314 de cables de alimentación con respecto al cable 304 de alimentación, y para la conexión/desconexión del generador 300 de señales de radiofrecuencia de electrocauterización y del sensor 310 de medición, respectivamente.

Asimismo, el circuito 301 de medición de la impedancia también incluye un oscilador 209 para permitir la medición de la impedancia sin aplicar ninguna corriente, por débil que pueda ser, con una componente continua, en el paciente. El oscilador 209 proporciona una señal que tiene una baja tensión, por ejemplo 6 V, y una frecuencia media, por ejemplo 20 kHz, que es aplicada de forma monopolar o bipolar al instrumento quirúrgico 102 a través del segundo circuito 306 de conmutación, cuyos contactos son mantenidos normalmente cerrados. Normalmente, dicha baja tensión no es aplicada al generador 300 de señales de radiofrecuencia de electrocauterización dado que el contacto del primer circuito 305 de conmutación está normalmente abierto.

En la realización de la Fig. 3, cada uno de los circuitos 305, 306 de conmutación comprende dos relés A1, A2, B1, B2. Esta configuración es particularmente útil cuando la energía suministrada por el generador 300 de señales de radiofrecuencia de electrocauterización es bipolar. En otras realizaciones no ilustradas en este caso, y en particular cuando la energía suministrada por el generador 300 de señales de radiofrecuencia de electrocauterización es monopolar, cada uno de los circuitos 305, 306 de conmutación solo incluye un relé A1, B1.

En operación, cuando el cirujano aplica la energía para llevar a cabo la electrocoagulación o electrocauterización, se debe cerrar el contacto del relé a 1, o de los relés A1, A2 del primer circuito 305 de conmutación, mientras que al mismo tiempo se debe abrir el contacto del relé B1, o de los relés B1, B2 del segundo circuito 306 de conmutación. Con ese fin, el sistema 1 también incluye, en particular, un detector 313 de radiofrecuencia que tiene un sensor capacitivo o inductivo 312 en el cable 314 de alimentación, que permite conmutar automáticamente los circuitos primero y segundo 305, 306 de conmutación mientras se está aplicando energía. De forma alternativa, esta función puede llevarse a cabo introduciendo la señal de accionamiento de los pedales 113 conectados con el generador 300 de señales de radiofrecuencia de electrocauterización.

En el ejemplo de la Fig. 3 y con el fin de evitar daños en el generador 300 de señales de radiofrecuencia de electrocauterización y/o en el circuito 301 de medición de la impedancia, por ejemplo como resultado de sobretensiones transitorias en la conmutación de los relés, el sistema 1 está protegido, en particular, con resistencias eléctricas 307 y un limitador 308 de tensión.

La señal/magnitud correspondiente al valor de la impedancia obtenido por el sensor 310 de medición es tratada por el procesador 311 para su conversión en un vector de fuerza, en el que la magnitud de la fuerza es dada por el valor de la impedancia que está siendo medida y se define el argumento del vector por la dirección en el espacio de la trayectoria que sigue el instrumento quirúrgico 102 en el momento de contacto y es controlada por la unidad 110 de control que está conectada con el procesador 311 a través de un canal 321 de comunicaciones.

La Fig. 4 muestra otro ejemplo del sistema propuesto 1, aunque no reivindicado. En este caso, el sistema 1 está formado por los fórceps electroquirúrgicos 104 acoplados con el instrumento quirúrgico 102; el circuito 301 de medición de la impedancia para medir la impedancia de contacto con el entorno 303 del tejido o de los tejidos; y el sistema o dispositivo 311 de ordenador que comprende al menos un procesador. El circuito 301 de medición de la impedancia incluye el sensor 310 de medición, el oscilador 309 y un circuito electrónico formado por las resistencias eléctricas 307 y el limitador 308 de tensión. Por lo tanto, se permite una compatibilidad con altas tensiones externas como en el caso en el que se usa el generador 300 de señales de radiofrecuencia de electrocauterización.

Cada instrumento quirúrgico 102 (véanse las Figuras 5A y 5B) está compuesto de una cánula 201 que soporta un primer elemento o cuerpo articulado 202 que puede llevar a cabo una rotación G1 con respecto al extremo de la cánula 201 en torno al árbol 204 accionado por un tambor 207. El cuerpo 202 soporta el elemento terminal 250 de los fórceps electroquirúrgicos 104, cuya orientación puede variarse llevando a cabo la rotación G2 con respecto al cuerpo 202 en torno al árbol 206 accionada por medio de tambores 208 y 209.

Asimismo, los cables C1a, C1b, C2, C3, C4 y C5 y un conjunto de poleas 210, 211, 212, 213, 220, 221,222, 223, 230, 231 permiten la transmisión del movimiento desde medios de accionamiento con los que está conectado cada instrumento quirúrgico 102, y están adaptados para poder llevar a cabo la rotación G1 en torno al árbol 204, lo que conlleva una complejidad mecánica que dificulta la introducción de cables eléctricos 304a y 304b. Esta complejidad mecánica es de gran relevancia dado que los conductores eléctricos para medir la impedancia deben compartir el menor espacio disponible con los dos cables C1a y C1b que transmiten el movimiento G1 de rotación al tambor 207, y con los cuatro cables C2, C3, C4 y C5 que transmiten la orientación y la apertura o el cierre de los fórceps electroquirúrgicos 104 por medio de tambores 208 y 209 (Fig. 5B).

Para permitir la rotación G1, se utiliza el conjunto mencionado de poleas 210, 211, 212, 213, 220, 221, 222, 223, 230, 231, en el que al menos una, preferiblemente la totalidad, de dichas poleas está dispuesta en el árbol de articulación de la misma (Fig. 6A). En particular, como se observa en la Fig. 6B, un conjunto de poleas está dispuesto para los cuatro cables C2, C3, C4 y C5 que mueven los fórceps electroquirúrgicos 104, montados en tres árboles paralelos 203, 204 y 205 en una posición diametral con respecto a la cánula 201 y al cuerpo 202 (Fig. 5B). El árbol central 204 une la cánula 201 y el cuerpo 202, lo que permite llevar a cabo la rotación G1, y soporta las 4 poleas 220, 221,222 y 223 uniendo los dos pares de cables antagonistas transmitiendo el movimiento de los fórceps, mientras que los dos árboles 203 y 205 soportan poleas adjuntas.

Esta disposición de poleas en tres árboles consecutivos para cada cable que debe atravesar la articulación G1 ofrece una clara ventaja con respecto a otras realizaciones, dado que, además de permitir la generación de un paso guiado de cable entre poleas consecutivas, como en el caso de las poleas 210 y 220 que crean el paso 214 (véase la Fig. 5C), constituye un guiado seguro del movimiento de cada cable, creándose dos espacios libres en las poleas 230 y 231 que permiten el paso del cable eléctrico necesario 304a y 304b para permitir la medición de la impedancia.

El hecho de que todas las poleas estén dispuestas en el plano central de la cánula 201 y del cuerpo 202 permite que las poleas tengan el mayor diámetro posible sin superar el máximo calibre de la cánula 201. Asimismo, con las 4 4 2 poleas requeridas para la transmisión de movimientos que tienen el máximo diámetro posible, la presente invención permite reducir el radio de curvatura de los distintos cables en las poleas, mejorando la durabilidad y la fiabilidad del instrumento quirúrgico 102. El cable eléctrico 304a y 304b que atraviesa los espacios libres en las poleas 230 es integral con los cables C2 y C3, garantizando que no soporta ninguna fuerza mecánica cuando se produce la deflexión de los fórceps electroquirúrgicos 104 en el eje G2 (Fig. 6D).

Las realizaciones de la presente invención también proporcionan un procedimiento de percepción sensorial para estimar o calcular el vector de fuerza de reacción que debe ser percibido por el cirujano o el operario en la unidad 110 de control, mediante los botones pulsadores/accionadores 111 y/o los pedales 113, en función del valor/magnitud de la impedancia obtenida.

Las Figuras 7A-7C ilustran gráficamente un ejemplo de lo anterior. Dado que no hay ningún sensor de fuerza en el instrumento quirúrgico 102 que permita la medición directa de la fuerza 410 de contacto (Fig. 7A), esta es estimada indirectamente por el procesador 311 como un vector de fuerza. El vector 411 de fuerza es estimado como un vector reflejado de la fuerza 410 de contacto, cuyo módulo es igual al módulo de la fuerza 410 de contacto, mientras que se define el argumento del mismo por estar en el mismo plano 416, y está definido por los dos puntos 414 y 415 de paso antes del punto percibido de contacto, la normal 412 de la superficie 413 de contacto y un ángulo 418 de reflexión que es igual al ángulo 417 de incidencia.

No se conoce la superficie 413 de contacto que permite llevar a cabo cálculos de posicionamiento en el espacio del vector reflejado. Por lo tanto, el procedimiento propuesto obtiene una aproximación de la configuración de la superficie de los elementos anatómicos del entorno llevando a cabo un modelado 400 en un espacio tridimensional. Con ese fin, el procedimiento comprende generar una triangulación 402 (es decir, generar una serie de triángulos 403) desde los puntos 404 de contacto que son percibidos en toda la operación, mediante la unión de los mismos. Cada nuevo punto 404 de contacto percibido (Fig. 7C) provoca que se rompa un triángulo 403 formando nuevos triángulos 405 y 406. De esta forma, aumenta progresivamente la resolución del modelado del entorno, lo que permite obtener el argumento del vector 411 de fuerza, que es aplicado como una fuerza de reacción en los controles de la unidad 110 de control y genera el retorno sensorial para el cirujano/operario.

La invención propuesta puede implementarse en soporte físico, soporte lógico, soporte lógico inalterable o cualquier combinación de los mismos. Si se implementa en soporte lógico, las funciones pueden ser almacenadas en un soporte legible por un ordenador, o ser codificadas como una o más instrucciones o código en el mismo.

El alcance de la presente invención se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema quirúrgico de percepción sensorial para una cirugía laparoscópica asistida por robot, que comprende:

unos fórceps electroquirúrgicos (104) acoplados con un instrumento quirúrgico (102);

un generador (300) de señales de radiofrecuencia de electrocauterización acoplado eléctricamente con un circuito (301) de medición de la impedancia y operable para suministrar energía a los fórceps electroquirúrgicos (104);

el circuito (301) de medición de la impedancia que incluye:

un sensor (310) de medición configurado para medir una señal indicativa de una magnitud correspondiente al valor de una impedancia de contacto entre los fórceps electroquirúrgicos (104) y el tejido de un paciente;

un oscilador (309) configurado para proporcionar una señal de potencia al sensor (310) de medición;

un primer circuito eléctrico que comprende una o más resistencias eléctricas (307) y un limitador (308) de tensión configurados para proteger el sensor (310) de medición y el oscilador (309), estando conectados el sensor (310) de medición y el oscilador (309) con los fórceps electroquirúrgicos (104) por medio de un cable (304) de alimentación del instrumento quirúrgico (102); y

un segundo circuito electrónico que comprende un primer circuito (305) de conmutación configurado para conmutar entre la conexión y la desconexión de un conjunto (314) de cables de alimentación del generador (300) de señales de radiofrecuencia de electrocauterización con respecto al cable (304) de alimentación del instrumento quirúrgico (102), y un segundo circuito (306) de conmutación configurado para conmutar entre la conexión y la desconexión del generador (300) de señales de radiofrecuencia de electrocauterización y del sensor (310) de medición);

un detector (313) de radiofrecuencia que incluye al menos un sensor capacitivo o inductivo (312) dispuesto en dicho conjunto (314) de cables de alimentación configurado para conmutar automáticamente los circuitos primero y segundo (305, 306) de conmutación mientras se suministra energía; y

un procesador (311) conectado operativamente con el circuito (301) de medición de la impedancia configurado para recibir dicha señal medida por el sensor (310) de medición y para convertir la misma en un vector (411) de fuerza, siendo estimado este como un vector reflejado de la señal recibida, siendo el módulo de dicho vector una función de la impedancia de contacto y estando definido el argumento del vector por una trayectoria seguida por el instrumento quirúrgico (102) en el momento de contacto.

2. El sistema según la reivindicación 1, en el que el generador (300) de señales de radiofrecuencia de electrocauterización está configurado para suministrar dicha energía como energía monopolar o como energía bipolar.

3. El sistema según la reivindicación 1, en el que la energía suministrada es monopolar y en el que cada uno del primer circuito (305) de conmutación y del segundo circuito (306) de conmutación incluye un relé (A1, B1).

4. El sistema según la reivindicación 1, en el que la energía suministrada es bipolar y en el que cada uno del primer circuito (305) de conmutación y del segundo circuito (306) de conmutación incluye al menos dos relés (A1, A2, B1, B2).

5. El sistema según la reivindicación 1, que comprende, además, una unidad (110) de control que incluye elementos (111, 113) de control conectados operativamente con el sensor (310) de medición para el control del mismo.

6. El sistema según la reivindicación 1, que comprende, además, una unidad (110) de control que incluye elementos (111, 113) de control conectados operativamente con el circuito (301) de medición de la impedancia y con el generador (300) de señales de radiofrecuencia de electrocauterización para el control de los mismos.

7. El sistema según la reivindicación 5 o 6, en el que los elementos de control comprenden pedales (113) y/o accionadores/botones pulsadores (111).

8. El sistema según la reivindicación 5 o 6, en el que el procesador (311) está incluido en la unidad (110) de control.

9. El sistema según la reivindicación 1 o 2, en el que los fórceps electroquirúrgicos (104) están acoplados con el instrumento quirúrgico (102) utilizando un conjunto de poleas (210, 211, 212, 213, 220, 221, 222, 223, 230, 231) y cables (C1a, C1b, C2, C3, C4 y C5) que permiten la apertura o el cierre de los fórceps electroquirúrgicos (104) y la movilidad de los mismos, estando dispuesta al menos una de las poleas, (210, 211, 212, 213, 220, 221,222, 223, 230, 231) en el árbol de articulación de la misma.

10. El sistema según la reivindicación 9, en el que el conjunto de poleas (210, 211,212, 213, 220, 221,222, 223, 230, 231) están dispuestas en tres árboles paralelos (203, 204, 205) dispuestos en una posición diametral con respecto al instrumento quirúrgico (102) y al cuerpo (202) de los fórceps electroquirúrgicos (104).