ES2928120T3 - Recalibración automática de un brazo de robot para una intervención médica - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un método para posicionar un brazo articulado de un robot médico asistido por un sistema de navegación que incluye un generador de campo electromagnético y dos sensores. El campo generado forma una zona de medición en la que el sistema de navegación puede determinar la posición de un sensor y comunicarla al robot. Un primer sensor se coloca en una ubicación anatómica de interés en un paciente. Un segundo sensor se coloca en el brazo articulado. Cuando los dos sensores están ubicados en la zona de medición, se determina una región denominada "región de influencia reducida" de la zona de medición, en la que la introducción de un objeto metálico casi no influye en la determinación de la posición del sensor. sensores por el sistema de navegación. El brazo articulado se configura entonces de manera que cualquier parte metálica del brazo articulado situada en la zona de medida quede situada dentro de la zona de influencia reducida. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Recalibración automática de un brazo de robot para una intervención médica

Campo de la invención

La presente invención pertenece al campo de los robots médicos destinados a ayudar a un profesional durante una intervención médica. Concretamente, la invención se refiere a un robot médico ayudado por un sistema de navegación electromagnético, y configurado para posicionar un brazo articulado del robot médico en una zona de medición del sistema de navegación electromagnético, sin perturbar, o bien solo de manera despreciable, las mediciones realizadas por el sistema de navegación electromagnético. La invención se refiere igualmente a un procedimiento de posicionamiento de un brazo articulado de un robot médico de este tipo.

Estado de la técnica

Numerosas intervenciones médicas necesitan posicionar o desplazar de manera muy precisa un instrumento médico (por ejemplo, una aguja, un catéter, un electrodo, un generador de ultrasonidos, una broca de perforación, etc.) con respecto a una anatomía de interés de un paciente.

Para algunas intervenciones, actualmente existen robots médicos que permiten ayudar a un profesional para colocar, mantener o guiar un instrumento médico.

Un robot médico de este tipo debe posicionarse de manera que permita, a continuación, al profesional ejecutar un plan de intervención que incluya una o varias acciones que vayan a efectuarse en una anatomía de interés de un paciente.

Un plan de intervención de este tipo se determina, generalmente, por el profesional, después se transmite al robot médico, que lo memoriza en una memoria de una unidad de control integrada en el robot médico y configurada para dirigir al robot médico.

Entonces, para posicionar el robot médico de manera óptima para permitir al profesional ejecutar las acciones del plan de intervención, conviene poder definir de manera precisa la posición de la anatomía de interés, con respecto al robot médico, durante la intervención médica.

En algunos sistemas y, concretamente, en el sistema descrito en la patente US-8.774.901 B2, la posición de la anatomía de interés del paciente puede definirse en un sistema de referencia del robot médico, con la ayuda de una imagen intraoperatoria tomada durante la intervención médica. En un caso de este tipo, la posición del dispositivo de obtención de imágenes con respeto al robot médico, debe conocerse y ser fija. En efecto, la imagen intraoperatoria permite determinar la posición de la anatomía de interés del paciente con respecto al dispositivo de obtención de imágenes. Dado que la posición del dispositivo de obtención de imágenes con respecto al robot médico, es fija y se conoce, entonces es posible determinar la posición de la anatomía de interés del paciente con respecto al robot médico.

Con un sistema de este tipo, no podrá detectarse un desplazamiento de la anatomía de interés del paciente durante la intervención médica, sin que se tome otra imagen intraoperatoria. Un desplazamiento de la anatomía de interés puede deberse, por ejemplo, a los movimientos generados por la respiración del paciente, a los movimientos de los órganos internos o a las manipulaciones intraoperatorias de un operador sobre el paciente.

En un sistema de este tipo, el robot médico está asociado a un dispositivo de obtención de imágenes particular. El sistema está, generalmente, fijado al suelo de una sala de operaciones. Por tanto, el robot médico no puede usarse con otro dispositivo de obtención de imágenes, o bien en otra sala de operaciones, sin una implementación compleja.

Además, un sistema de este tipo necesita una determinación del plan de intervención en el momento de la intervención, a partir de la imagen intraoperatoria. Por tanto, las condiciones de planificación no son óptimas para el profesional, que tiene poco tiempo para definir las acciones que van a efectuarse en la anatomía de interés.

En otros sistemas y, concretamente, en el sistema descrito en la solicitud de patente US-2016/0157887 A1, la posición de la anatomía de interés del paciente puede definirse con respecto al robot médico, con la ayuda de un sistema de navegación óptico. Un sensor óptico está colocado en la proximidad de la anatomía de interés del paciente. Otro sensor óptico está colocado en el robot médico. El sistema de navegación óptico permite determinar la posición de un sensor con respecto al otro. Igualmente, se usa un dispositivo de obtención de imágenes médico para determinar la posición que debe tomar una herramienta médica con respecto a la anatomía de interés, en un sistema de referencia del sensor óptico colocado a nivel de la anatomía de interés del paciente. Entonces puede determinarse la posición de la herramienta médica, en un sistema de referencia del robot médico.

Un sistema de este tipo permite seguir movimientos eventuales de la anatomía de interés, durante la intervención, concretamente, los movimientos debidos a la respiración del paciente o a manipulaciones del paciente por un operador durante la intervención.

No obstante, un sistema de este tipo no es adecuado para determinar de manera precisa la posición de una anatomía de interés situada en el interior del cuerpo de un paciente. En efecto, un sistema de navegación óptico necesita que los sensores ópticos estén visibles, con una línea de visión directa, por un dispositivo de control del sistema de navegación óptico.

También, cualquier objeto que interrumpa la línea de visión entre un sensor óptico y el dispositivo de control del sistema de navegación óptico durante la intervención, tendría como consecuencia provocar errores en la estimación de la posición del robot médico con respecto a la anatomía de interés del paciente y, por tanto, en el posicionamiento de la herramienta médica con respecto a dicha anatomía de interés.

Para evitar tener que garantizar una línea de visión directa entre un dispositivo de control y un sensor del sistema de navegación, puede preverse sustituir el sistema de navegación óptico por un sistema de navegación electromagnético.

Sin embargo, los sistemas de navegación electromagnéticos presentan el inconveniente de ser sensibles a las interferencias y a las distorsiones del campo electromagnético, en presencia de objetos metálicos. Entonces, conviene, por ejemplo, que sólo entren materiales no metálicos en la zona de medición del sistema de navegación. En algunos casos, se usan placas de aluminio para aislar una parte metálica del robot médico con respecto a un generador de campo electromagnético del sistema de navegación.

Un motor de una articulación de un brazo articulado de un robot médico, incluye, generalmente, partes metálicas. Una reducción del número de partes metálicas, o el uso de placas de aluminio, en el brazo articulado de un robot médico, conlleva, por tanto, una reducción de los grados de libertad del brazo articulado. Dicho de otro modo, se reduce claramente el número de movimientos posibles del brazo articulado. Entonces, puede resultar imposible configurar el brazo articulado en una posición que permita al profesional realizar, con suficiente precisión, algunas acciones en una anatomía de interés de un paciente.

El documento “The effects of metals and interfering fields on electromagnetic trackers” , de Nixon y col., se refiere a la influencia de un elemento metálico sobre mediciones efectuadas por un sensor de un sistema de navegación electromagnético.

El documento “ Evaluation of a miniature electromagnetic position tracker” , de J. Hummel y col., demuestra la influencia de varios elementos metálicos (guía de herramientas, instrumento médico, etc.) sobre la precisión de las mediciones efectuadas por un sensor de un sistema de navegación electromagnético usado en aplicaciones clínicas.

El documento “ Error classification and propagation for electromagnetic tracking” , de J. Much, estudia y clasifica diferentes tipos de errores de medición de un sensor de un sistema de navegación electromagnético, en el marco de intervenciones quirúrgicas asistidas.

La solicitud de patente US-2016/258782 A1, divulga un método de compensación de los errores de medición de un sensor de un sistema de navegación electromagnético generados por una distorsión de campo electromagnético debida a la presencia de un elemento metálico en la proximidad del sensor.

La solicitud de patente WO2018/167246 A1 divulga un método de determinación de posición de un robot, mediante un sensor electromagnético de un sistema de navegación electromagnético. Unos errores de medición debidos a la presencia de un objeto metálico en la proximidad del sensor, se reducen posicionando el sensor cerca del generador de campo electromagnético.

Exposición de la invención

La presente invención tiene como objetivo remediar la totalidad, o parte, de los inconvenientes de la técnica anterior, concretamente, los expuestos anteriormente.

Para ello, y según un primer aspecto, la presente invención propone un procedimiento de posicionamiento de un brazo articulado de un robot médico, para ayudar a un profesional durante una intervención médica en una anatomía de interés de un paciente. El robot médico incluye una base a la cual está conectado el brazo articulado, así como una unidad de control que permite configurar el brazo articulado en una posición determinada. El robot médico está ayudado por un sistema de navegación electromagnético que incluye un generador de campo electromagnético y dos sensores electromagnéticos. El campo electromagnético generado forma una zona de medición en donde la posición de un sensor puede determinarse por el sistema de navegación electromagnético, y comunicarse al robot médico. Un primer sensor se posiciona, en una etapa previa, a nivel de la anatomía de interés, un segundo sensor se posiciona en el brazo articulado. El procedimiento de posicionamiento del brazo articulado es notable porque incluye las siguientes etapas:

- una determinación, cuando los dos sensores se encuentran en la zona de medición, de una región denominada “de influencia reducida” , a partir de la posición del generador de campo electromagnético y a partir de la posición de los sensores,

- una configuración del brazo articulado, de tal manera que cualquier parte metálica del brazo articulado que se encuentra en la zona de medición, está situada en el interior de la región de influencia reducida.

El procedimiento de posicionamiento del brazo articulado no incluye etapa de ejecución de un gesto médico en el paciente. En efecto, el brazo articulado del robot médico se configura, previamente a la ejecución del gesto médico, por el profesional.

En la presente solicitud, el término “ médico” debe considerarse en el sentido amplio, y puede referirse tanto a un contexto quirúrgico como a un contexto no quirúrgico. Por “anatomía de interés” del paciente, se entiende al menos una parte del cuerpo humano del paciente para la cual se pretende realizar un tratamiento mediante la intervención médica. En la presente solicitud, el término “ posición” corresponde, de hecho, a la combinación de la posición y de la orientación de un objeto en un sistema de referencia, dado que es, generalmente, un sistema de coordenadas en tres dimensiones. El término “pose” se emplea en la bibliografía anglosajona para representar esta combinación de la posición y de la orientación de un objeto en el espacio.

El segundo sensor posicionado en el brazo articulado del robot médico se coloca en una posición conocida en un sistema de referencia del robot médico.

El sistema de navegación electromagnético permite determinar la posición del primer sensor y del segundo sensor, en un sistema de referencia del sistema de navegación electromagnético. Un sistema de referencia de este tipo está centrado, por ejemplo, con respecto a un centro del generador de campo electromagnético de dicho sistema de navegación electromagnético. Por tanto, la posición del primer sensor y la posición del segundo sensor se conocen una con respecto a la otra. Dado que la posición del segundo sensor se conoce en un sistema de referencia del robot médico, la posición del primer sensor puede determinarse en un sistema de referencia del robot médico. La posición de los sensores y la posición del generador de campo electromagnético en el sistema de referencia del sistema de navegación, se comunican al robot médico por el sistema de navegación. El término “posición” comprende la posición y la orientación en las tres dimensiones espaciales del sistema de referencia del sistema de navegación.

La posición de la anatomía de interés del paciente se conoce con respecto a la posición del primer sensor. Por ejemplo, una imagen intraoperatoria, en donde aparecen a la vez la anatomía de interés del paciente y la posición del primer sensor, puede realizarse durante la intervención médica.

Conociendo la posición de la anatomía de interés con respecto al primer sensor, y la posición del primer sensor con respecto al robot médico, es posible determinar la posición de la anatomía de interés con respecto al robot médico.

La región denominada “de influencia reducida” , es una región de la zona de medición en donde la introducción de un objeto metálico no perturba casi en absoluto la determinación de las posiciones del primer sensor y del segundo sensor, por el sistema de navegación electromagnético, cuando dichos sensores se encuentran en la zona de medición del campo electromagnético generado por el generador del sistema de navegación electromagnético. Esta región es tal, que un objeto metálico situado en esta región no crea distorsiones, o lo hace de manera despreciable, en una línea del campo electromagnético generado que pasa por uno de los sensores.

En la presente solicitud, se acuerda que la perturbación sobre las mediciones de posición de los sensores, inducida por la presencia de partes metálicas del brazo articulado 14 del robot médico 10 en la zona de influencia reducida, es despreciable si el error de medición de la posición de un sensor en cada eje de un sistema de coordenadas de tres dimensiones del sistema de referencia del sistema de navegación, es inferior a un valor umbral. Este valor umbral puede tener, por ejemplo, un valor de 1 mm, incluso de 0,5 mm.

Mientras las partes metálicas del brazo articulado del robot médico permanecen en esta región, es posible seguir con precisión la posición de los dos sensores y, de este modo, determinar la posición de la anatomía de interés con respecto al robot médico.

Tales disposiciones permiten determinar la posición de la anatomía de interés del paciente, con respecto al robot médico, durante toda la duración de la intervención, aunque partes metálicas del robot se encuentren en la proximidad de la anatomía de interés, y aunque objetos oculten una línea de visión entre la anatomía de interés y un dispositivo de control del sistema de navegación.

En modos particulares de puesta en práctica, la invención puede incluir, además, una o varias de las siguientes características, tomadas de manera aislada o según todas las combinaciones técnicamente posibles.

En modos particulares de puesta en práctica, el generador de campo electromagnético toma la forma de una placa, y se determina que la región de influencia reducida es una región de la zona de medición situada opuesta a dicha placa con respecto a un plano paralelo a la placa, y que pasa por el sensor que está a la mayor distancia de la placa en una dirección ortogonal a la placa.

En modos particulares de puesta en práctica, se determina que la región de influencia reducida es una región de la zona de medición que está situada opuesta al generador de campo electromagnético, con respecto a un plano ortogonal a una dirección que pasa por un centro del generador de campo electromagnético y por el sensor que está a la mayor distancia del centro del generador de campo electromagnético.

Tales disposiciones permiten garantizar que las partes metálicas del brazo articulado del robot médico permanecen “ más allá” de un plano tangente a una línea de campo que pasa por dicho sensor. Por tanto, dichas partes metálicas no pueden cortar las líneas de campo que pasan por los sensores y, por consiguiente, no perturban casi en absoluto las mediciones efectuadas por el sistema de navegación.

En modos particulares de puesta en práctica, el brazo articulado se configura en función de un plan de intervención memorizado en la unidad de control del robot médico. Dicho plan de intervención incluye información sobre al menos una acción que vaya a efectuarse en la anatomía de interés del paciente. La configuración del brazo articulado se determina a partir de las posiciones de los sensores determinadas por el sistema de navegación para permitir al profesional realizar dicha acción tras el procedimiento de posicionamiento.

Tales disposiciones permiten seguir un desplazamiento de la anatomía de interés, es decir, ajustar la posición del brazo articulado del robot médico con respecto a la posición de la anatomía de interés del paciente, cuando la anatomía de interés del paciente experimente desplazamientos debidos, por ejemplo, a la respiración del paciente, a manipulaciones intraoperatorias o a movimientos internos de la anatomía de interés. De este modo, la invención permite una recalibración automática de la posición del brazo articulado del robot médico, en función de movimientos de la anatomía de interés del paciente.

En modos particulares de puesta en práctica, puede montarse una herramienta en un portaherramientas montado en un extremo libre del brazo articulado, y una acción del plan de intervención corresponde a permitir la colocación de la herramienta en una posición predeterminada, en un volumen predeterminado o según una trayectoria predeterminada, con respecto a dicha anatomía de interés del paciente.

Por “extremo libre” , se entiende el extremo del brazo articulado que no está conectado a la base del robot médico.

Conviene indicar que el gesto médico en sí mismo (por ejemplo, la inserción de la aguja en la anatomía de interés del paciente) se realiza por el profesional, tras el procedimiento de posicionamiento del brazo articulado del robot médico. Por tanto, la ejecución de un gesto médico de este tipo no forma parte del procedimiento de posicionamiento del brazo articulado.

En modos particulares de puesta en práctica, se determina una configuración del brazo articulado que permite efectuar una acción del plan de intervención, a partir:

- de una imagen preoperatoria que incluye información sobre dicha acción planificada para efectuar en la anatomía de interés del paciente,

- de una imagen intraoperatoria que incluye información sobre la posición de la anatomía de interés del paciente, con respecto a la posición del primer sensor situado a nivel de la anatomía de interés,

- de una recalibración de la imagen intraoperatoria con la imagen preoperatoria, para obtener una imagen que incluye a la vez la información sobre la acción planificada a efectuar en la anatomía de interés del paciente, y la información sobre la posición de dicha anatomía de interés, con respecto a la posición de dicho primer sensor.

En efecto, el plan de intervención puede determinarse por el profesional durante una fase de planificación basada en imágenes médicas de tipo escáner, tomodensitometría (CT, por “computerized tomography” , en inglés), obtención de imágenes por resonancia magnética (IRM), tomografía por emisión de positrones (“positron emission tomography” , o PET, en inglés), ecografía, radiografía, etc. Entonces, el profesional puede elegir una posición o una trayectoria del instrumento médico, con respecto a una anatomía de interés del paciente, en una o varias imágenes médicas.

Sin embargo, la posición verdadera de la anatomía de interés del paciente en el momento de la intervención, no corresponde necesariamente a una posición prevista o modelizada durante una fase de planificación preoperatoria. Por tanto, resulta ventajoso poder recalibrar una imagen preoperatoria, a partir de la cual se planifique una acción que vaya a realizarse en la anatomía de interés, con una imagen intraoperatoria que represente de manera precisa la posición de la anatomía de interés del paciente en el momento de la intervención.

La posición de la anatomía de interés del paciente en el momento de la intervención puede determinarse en imágenes médicas de tipo escáner, CT, IRM, PET, ecografía, radiografía, fluoroscopía, tomografía volumétrica de haz cónico (CBCT, por “Cone Beam computed tomography” , en inglés), etc.

En modos particulares de puesta en práctica, el primer sensor incluye elementos visibles en dicha imagen intraoperatoria, y la geometría de dichos elementos se conoce.

Tales disposiciones permiten determinar con precisión la posición del primer sensor, con respecto a la anatomía de interés en la imagen intraoperatoria.

En modos particulares de puesta en práctica, la anatomía de interés del paciente y el primer sensor electromagnético están situados en el interior del cuerpo del paciente. En efecto, con un sistema de navegación electromagnético, no es necesario que el sensor posicionado a nivel de la anatomía de interés del paciente, sea visible. Según un segundo aspecto, la presente invención se refiere a un robot médico para ayudar a un profesional durante una intervención médica en una anatomía de interés de un paciente. El robot médico incluye una base a la cual está conectado un brazo articulado, así como una unidad de control que permite configurar el brazo articulado en una posición determinada. El robot médico está destinado a verse ayudado por un sistema de navegación electromagnético que incluye un generador de campo electromagnético y dos sensores electromagnéticos. El campo electromagnético generado por dicho generador forma una zona de medición, en donde la posición de un sensor puede determinarse por el sistema de navegación electromagnético y comunicarse al robot médico. Un primer sensor se posiciona a nivel de la anatomía de interés, un segundo sensor se posiciona en el brazo articulado. La unidad de control está configurada, cuando los dos sensores se encuentran en la zona de medición, para determinar una región, denominada “de influencia reducida” , de la zona de medición, a partir de la posición del generador de campo electromagnético y a partir de la posición de los sensores, y para configurar el brazo articulado, de manera que cualquier parte metálica del brazo articulado que se encuentra en la zona de medición, está situada en dicha región de influencia reducida.

En modos de realización particulares, la invención puede incluir, además, una o varias de las siguientes características, tomadas de manera aislada o según todas las combinaciones técnicamente posibles.

En modos de realización particulares, el brazo articulado incluye un portaherramientas en un extremo libre del brazo articulado. El portaherramientas está realizado de un material amagnético y el segundo sensor está posicionado a nivel del portaherramientas.

Por “ material amagnético” , se entiende un material que no se atrae o repele (o muy poco) por un imán. Por ejemplo, el portaherramientas se realiza de material de plástico, de cerámica o de acero inoxidable de la serie 300.

En modos de realización particulares, el portaherramientas se extiende según una dirección longitudinal de la última sección del brazo articulado en el extremo libre del brazo articulado, el portaherramientas tiene una longitud al menos igual a 10 cm y el segundo sensor está posicionado en un extremo distal del portaherramientas.

Tales disposiciones permiten tener un margen complementario, para garantizar que las partes metálicas del robot médico estén lo suficientemente alejadas del segundo sensor, con el fin de no perturbar, o hacerlo sólo de manera despreciable, la medición de la posición de dicho sensor por el sistema de navegación.

En modos de realización particulares, el generador de campo electromagnético toma la forma de una placa, y se determina, por la unidad de control, que la región de influencia reducida es una región de la zona de medición situada opuesta a dicha placa con respecto a un plano paralelo a la placa, y que pasa por el sensor que está a la mayor distancia de la placa en una dirección ortogonal a la placa.

En modos de realización particulares, se determina, por la unidad de control, que la región de influencia reducida es una región de la zona de medición que está situada opuesta al generador de campo electromagnético con respecto a un plano ortogonal a una dirección que pasa por un centro del generador de campo electromagnético, y por el sensor que está a la mayor distancia del centro del generador de campo electromagnético.

En modos de realización particulares, el brazo articulado se configura por la unidad de control, en función de un plan de intervención memorizado en la unidad de control del robot médico. Dicho plan de intervención incluye información sobre al menos una acción que vaya a efectuarse en la anatomía de interés del paciente. La configuración del brazo articulado se determina a partir de las posiciones de los sensores determinadas por el sistema de navegación, para permitir al profesional realizar dicha acción, tras el procedimiento de posicionamiento.

En modos de realización particulares, se determina una configuración del brazo articulado, que permite efectuar una acción del plan de intervención a partir:

- de una imagen preoperatoria que incluye información sobre dicha acción planificada para efectuar en la anatomía de interés del paciente,

- de una imagen intraoperatoria que incluye información sobre la posición de la anatomía de interés del paciente, con respecto a la posición del primer sensor situado a nivel de la anatomía de interés,

- de una recalibración de la imagen intraoperatoria con la imagen preoperatoria, para obtener una imagen que incluye a la vez la información sobre la acción planificada a efectuar en la anatomía de interés del paciente, y la información sobre la posición de dicha anatomía de interés, con respecto a la posición de dicho primer sensor.

Presentación de las figuras

La invención se comprenderá mejor con la lectura de la siguiente descripción, facilitada a modo de ejemplo, en absoluto limitativo, y hecha haciendo referencia a las Figuras 1 a 7, que representan:

[Fig. 1] una representación esquemática de un robot médico según la invención,

[Fig. 2] una representación esquemática, vista desde arriba, de la colocación de un generador de campo de un sistema de navegación electromagnético, y de la zona de medición correspondiente, para un paciente tumbado sobre una mesa de operaciones,

[Fig. 3] una representación esquemática de una región, denominada “de influencia reducida” , de la zona de medición,

[Fig. 4] una representación esquemática de la determinación de una región, denominada “de influencia reducida” , de la zona de medición, para un modo particular de puesta en práctica de la invención,

[Fig. 5] una representación esquemática de la determinación de una región, denominada “de influencia reducida” , de la zona de medición, para un modo particular de puesta en práctica de la invención,

[Fig. 6] otra representación esquemática del modo particular de puesta en práctica de la invención, descrito con referencia a la Figura 5,

[Fig. 7] una representación esquemática de las principales etapas de un procedimiento de posicionamiento de un brazo articulado de un robot médico según la invención.

En estas figuras, referencias idénticas de una figura a otra designan elementos idénticos o análogos. Por motivos de claridad, los elementos representados no están necesariamente a una misma escala, salvo que se mencione lo contrario.

Descripción detallada de un modo de realización de la invención

La Figura 1 representa esquemáticamente un robot médico 10 según la invención, así como un paciente 30 tumbado sobre una mesa de operaciones.

El robot médico 10 incluye una base 11. En el ejemplo ilustrado en la Figura 1, la base 11 del robot médico 10 está equipada con ruedas, lo cual permite al robot médico 10 desplazarse según diferentes direcciones, mediante movimientos de traslación y/o de rotación.

El robot médico 10 incluye un brazo articulado 14, un extremo del cual está conectado a la base 11. Una herramienta médica puede montarse en un portaherramientas 17 en el extremo libre del brazo articulado 14, es decir, el extremo del brazo articulado 14 que no está conectado a la base 11 del robot médico 10.

Entonces, puede usarse un robot médico 10 de este tipo para ayudar a un profesional a posicionar, mantener o guiar la herramienta médica. El robot médico 10 desempeña, entonces, el papel de una tercera mano para el profesional. El brazo articulado 14 incluye, preferiblemente, al menos seis grados de libertad, para poder posicionar y/o desplazar la herramienta médica, en un espacio de tres dimensiones. De manera aún más preferible, el brazo articulado comprende 7 grados de libertad que permiten cambiar la configuración del brazo, conservando la posición de la herramienta. Por ejemplo, la herramienta puede ser una guía para implantar un instrumento, tal como una aguja, un catéter o un electrodo, en una zona diana de una anatomía de interés del paciente 30.

Según otro ejemplo, la herramienta puede ser un instrumento médico, una sonda o un electrodo que conviene introducir de manera muy precisa en un órgano diana para permitir una biopsia, una resección o una ablación de una parte de la anatomía de interés del paciente 30.

A continuación, en la descripción se considera, a modo de ejemplo y de manera no limitativa, el caso en donde un portaherramientas 17 está montado en el extremo libre del brazo articulado 14 del robot médico 10, y la herramienta montada en el portaherramientas 17 es un instrumento de guiado para guiar una aguja. Tal como se ilustra en la Figura 1, el portaherramientas 17 está montado, por ejemplo, en el brazo articulado 14 del robot médico 10, por medio de una brida 16.

Es importante que el robot médico 10 pueda posicionar la herramienta en una posición predeterminada, o desplazar la herramienta en un espacio predeterminado, o según una trayectoria predeterminada, con precisión con respecto a la anatomía de interés del paciente 30.

El brazo articulado 14 incluye una o varias articulaciones 15 controladas por una unidad 12 de control del robot médico 10. Una configuración posible del brazo articulado 14 corresponde, entonces, a un conjunto de valores de parámetros tomados por la o las articulaciones 15 del brazo articulado 14 (por ejemplo, un ángulo de rotación, una distancia de traslación, etc.).

La unidad 12 de control incluye, por ejemplo, uno o varios procesadores, y una memoria 13 (disco duro magnético, memoria electrónica, disco óptico, etc.), en donde está memorizado un producto de programa informático, en forma de un conjunto de instrucciones de código de programa que van a ejecutarse para poner en práctica las diferentes etapas de un procedimiento de posicionamiento del brazo articulado 14 del robot médico 10. De manera alternativa o complementaria, la unidad 12 de control incluye un o unos circuitos lógicos programables (FPGA, PLD, etc.), y/o un o unos circuitos integrados especializados (ASIC) y/o un conjunto de componentes electrónicos diferenciados, etc., adecuados para poner en práctica la totalidad, o parte, de dichas etapas de dicho procedimiento de posicionamiento.

Se usa un sistema de navegación electromagnético para permitir determinar la posición de la anatomía de interés del paciente 30 con respecto al robot médico 10. El sistema de navegación electromagnético incluye un generador 23 de campo electromagnético, así como dos sensores electromagnéticos 21, 22. Un primer sensor 21 está colocado a nivel de la anatomía 31 de interés del paciente 30. Un segundo sensor 22 está montado en el brazo articulado 14 del robot médico 10, en una posición conocida en un sistema de referencia del robot médico 10.

El sistema de navegación puede incluir igualmente un dispositivo de control centralizado, configurado para determinar la posición de los sensores 21, 22 a partir de mediciones realizadas por dichos sensores 21, 22. Un dispositivo de control de este tipo no se representa en las figuras. Eventualmente, puede estar integrado con el generador 23 de campo electromagnético. El dispositivo de control está configurado para comunicar, por ejemplo, a través de medios de comunicación inalámbricos, la posición de los sensores 21,22 a la unidad 12 de control del robot médico 10.

De manera conocida, los sensores electromagnéticos 21,22 comprenden, por ejemplo, al menos dos bobinas conductoras que pueden estar configuradas para medir seis grados de libertad, cuando dichos sensores 21,22 se someten a un campo electromagnético externo. Cada bobina de un sensor electromagnético 21, 22 produce una señal eléctrica inducida que tiene características que dependen de la posición de la bobina con respecto al campo electromagnético.

De este modo, el sistema de navegación permite determinar la posición del primer sensor 21 y la posición del segundo sensor 22, en un sistema de referencia del sistema de navegación, cuando los sensores 21, 22 se encuentran en una zona 25 de medición del sistema de navegación. Un sistema de referencia de este tipo está centrado, por ejemplo, con respecto a un centro 24 del generador 23 de campo electromagnético.

La zona 25 de medición corresponde a una región del espacio, en donde el campo electromagnético emitido por el generador 23 es lo suficientemente fuerte como para permitir determinar la posición de un sensor electromagnético 21, 22 que se encuentra en esta zona. En el ejemplo considerado, y tal como se ilustra en las Figuras 1 y 2, el generador 23 de campo electromagnético del sistema de navegación es una placa fijada horizontalmente bajo una mesa 40 de operaciones en donde está tumbado el paciente 30. La zona 25 de medición toma la forma de un cilindro con un diámetro de aproximadamente 500 mm y con una altura de aproximadamente 600 mm, que se extiende por encima de la mesa 40 de operaciones, y cuya base está centrada en la placa formada por el generador 23. Tal como se ilustra en la Figura 2, el generador 23 de campo electromagnético está fijado bajo la mesa 40 de operaciones, en una posición tal, que un sensor 21 colocado a nivel de la anatomía 31 de interés del paciente 30, está incluido en la zona 25 de medición.

El sistema de navegación electromagnético permite determinar la posición del primer sensor 21 y la posición del segundo sensor 22, en un sistema de referencia del sistema de navegación electromagnético. Por tanto, la posición del primer sensor 21 y la posición del segundo sensor 22 se conocen una con respecto a la otra. Dado que la posición del segundo sensor 22 se conoce en un sistema de referencia del robot médico 10, la posición del primer sensor 21 puede determinarse en un sistema de referencia del robot médico 10.

La posición de la anatomía 31 de interés del paciente 30 se conoce con respecto a la posición del primer sensor 21. Por ejemplo, una imagen intraoperatoria en donde aparecen a la vez la anatomía 31 de interés del paciente 30 y la posición del primer sensor 21, puede realizarse durante la intervención médica.

Para aparecer en una imagen intraoperatoria, el primer sensor 21 puede incluir, por ejemplo, bolas de cerámica radiopacas. La geometría de dichas bolas se conoce con el fin de poder determinar con precisión la posición del primer sensor 21 con respecto a la anatomía 31 de interés en la imagen intraoperatoria. Conociendo la posición de la anatomía 31 de interés, con respecto al primer sensor 21, y la posición del primer sensor 21 con respecto al robot médico 10, es posible determinar la posición de la anatomía 31 de interés, con respecto al robot médico 10. De este modo, durante toda la intervención médica, la configuración del brazo articulado 14 del robot médico 10 puede determinarse en función de la posición de los sensores 21, 22, con el fin de colocar y mantener una herramienta médica en una posición predeterminada, desplazar la herramienta en un espacio predeterminado y/o según una trayectoria predeterminada, con precisión, con respecto a la anatomía 31 de interés del paciente 30.

En particular, es posible seguir movimientos de la anatomía 31 de interés, y ajustar o, dicho de otro modo, recalibrar, la posición del brazo articulado 14 del robot médico 10, en función de estos movimientos. Los movimientos de la anatomía 31 de interés del paciente 30 pueden deberse, por ejemplo, a la respiración del paciente, a manipulaciones intraoperatorias en el paciente 30, o a movimientos de órganos internos del paciente 30.

En modos particulares de puesta en práctica, el brazo articulado 14 se configura en función de un plan de intervención memorizado en la unidad 12 de control del robot médico 10.

El plan de intervención incluye información sobre una o varias acciones que van a realizarse en la anatomía 31 de interés del paciente 30. Una acción del plan de intervención corresponde, por ejemplo, a poder manipular una herramienta médica en un espacio predeterminado, a colocar la herramienta en una posición predeterminada, o bien a desplazar la herramienta según una trayectoria predeterminada con respecto a la anatomía 31 de interés del paciente 30.

El plan de intervención se crea durante una fase de planificación. Esta fase de planificación puede preceder a la intervención médica, entonces se define a partir de imágenes médicas preoperatorias. Según otro ejemplo, la fase de planificación puede definirse durante la intervención, a partir de imágenes médicas intraoperatorias.

Durante esta fase de planificación, el profesional define las diferentes acciones que deberán efectuarse en la anatomía de interés. El plan de intervención puede generarse, por ejemplo, con la ayuda de imágenes médicas de tipo exploración por CT, IRM, PET, ecografía, radiografía u otra. Un operador, generalmente el profesional que efectuará la intervención con la ayuda del robot médico 10, selecciona los parámetros de la herramienta (por ejemplo, una longitud, un diámetro, una forma en 3D, una potencia de energía que va a suministrarse, una intensidad de corriente, un tiempo de tratamiento, etc.). Pueden planificarse una o varias acciones, según el tipo de tratamiento que vaya a efectuarse. La planificación puede ser completamente manual, interactiva o completamente automatizada con la ayuda de algoritmos de segmentación y de planificación. Estos algoritmos de ayuda a la decisión pueden basarse, por ejemplo, en sistemas expertos (sistema que puede reproducir los mecanismos cognitivos del profesional, efectuando un razonamiento a partir de hechos y de reglas conocidas) o en mecanismos inteligentes de aprendizaje automático (por ejemplo, con redes neuronales convolucionales).

Las acciones del plan de intervención se codifican, por ejemplo, en forma de instrucciones conocidas por la unidad 12 de control, en un archivo informático. El archivo informático correspondiente al plan de intervención puede generarse, por ejemplo, en un ordenador distinto del robot médico 10. Entonces, el archivo se transmite al robot médico 10 y se memoriza en la memoria 13 de la unidad 12 de control. Esta transmisión del archivo informático puede realizarse de diferentes formas, de manera convencional, tal como, por ejemplo, mediante una transmisión de archivo mediante llave USB (acrónimo en inglés de “ Universal Serial Bus” ) o bien mediante una comunicación inalámbrica.

Las acciones del plan de intervención describen, por ejemplo, las diferentes posiciones o los diferentes movimientos de la herramienta con respecto a la anatomía 31 de interés del paciente 30. La unidad 12 de control conoce, además, el modelo geométrico del brazo articulado 14 y de la herramienta. Por ejemplo, el brazo 14 está equipado con codificadores que permiten conocer la posición angular de cada uno de sus ejes y, mediante cálculo, conocer la posición de la herramienta. Entonces, la unidad 12 de control puede determinar a partir de la información contenida en el plan de intervención, una o varias configuraciones del brazo articulado 14, para las cuales el profesional podrá realizar las acciones previstas por el plan de intervención.

El gesto médico en sí mismo, por ejemplo, la inserción de la aguja en la anatomía 31 de interés del paciente 30, sólo se ejecuta por el profesional tras el procedimiento de posicionamiento del brazo articulado 14 del robot médico 10. Por tanto, la ejecución de un gesto médico de este tipo no forma parte del procedimiento de posicionamiento del brazo articulado 14 según la invención.

Resulta ventajoso para el profesional poder definir el plan de intervención en una fase de planificación que precede a la intervención médica, por ejemplo, varios días o varias horas antes de la intervención. Sin embargo, la posición verdadera de la anatomía 31 de interés del paciente 30 en el momento de la intervención, no corresponde, necesariamente, a una posición prevista o modelizada durante una fase de planificación preoperatoria. Por tanto, resulta ventajoso poder recalibrar una imagen preoperatoria, a partir de la cual se planifique una acción que vaya a realizarse en la anatomía 31 de interés, con una imagen intraoperatoria que represente de manera precisa la posición de la anatomía 31 de interés del paciente 30 en el momento de la intervención.

De este modo, en modos particulares de puesta en práctica, se determina una configuración del brazo articulado 14, que permite efectuar una acción del plan de intervención, a partir:

- de una imagen preoperatoria que incluye información sobre dicha acción,

- de una imagen intraoperatoria que incluye información sobre la posición de la anatomía 31 de interés del paciente 30, con respecto a la posición del primer sensor 21 situado a nivel de la anatomía 31 de interés,

- de una recalibración de la imagen intraoperatoria con la imagen preoperatoria, para obtener una imagen que incluye a la vez la información sobre la acción planificada a efectuar en la anatomía de interés del paciente 30 y la información sobre la posición de dicha anatomía 31 de interés, con respecto a la posición de dicho sensor 21. Existen diferentes métodos de recalibración de una imagen con otra. Se considera que el experto en la técnica conoce tales métodos.

Un inconveniente del sistema de navegación electromagnético es que la precisión de la medición de una posición de un sensor 21, 22 por el sistema de navegación, puede verse perturbada por la presencia de un objeto metálico en la zona 25 de medición. Concretamente, la brida 16 en donde está montado el portaherramientas 17 y las articulaciones motorizadas 15 del brazo articulado 14 del robot médico 10, incluyen, generalmente, piezas metálicas. Si una pieza metálica intercepta una línea 27 de campo del campo electromagnético emitido por el generador 23 que pasa por un sensor 21, 22, provocará una distorsión del campo electromagnético percibido por dicho sensor 21, 22. Entonces, la determinación de la posición de dicho sensor 21,22 por el sistema de navegación estará falseada.

Entonces, conviene garantizar que las partes metálicas del brazo articulado 14 del robot médico 10 que se encuentren en la zona 25 de medición, no perturben, o lo hagan sólo de manera despreciable, las mediciones de las posiciones de los sensores 21, 22, por el sistema de navegación.

Con este objetivo, y tal como se ilustra esquemáticamente en la Figura 3, la unidad 12 de control está configurada para determinar una región 26, denominada “de influencia reducida” , de la zona 25 de medición, en donde la introducción de un objeto metálico no perturba casi en absoluto la determinación de la posición del primer sensor 21 y la posición del segundo sensor 22, por el sistema de navegación electromagnético, cuando dichos sensores 21, 22 se encuentran en la zona de medición del campo electromagnético generado por el generador 23 de campo electromagnético del sistema de navegación electromagnético. De manera ideal, la región 26 de influencia reducida se define de tal manera que ninguna parte metálica del brazo articulado 14 del robot médico 10, que se encuentra en la zona 25 de medición, corta una línea 27 de campo que pasa por un sensor 21,22.

La unidad 12 de control del robot médico 10 es adecuada igualmente para configurar el brazo articulado 14 del robot médico 10, de tal manera que, durante la intervención médica, cualquier parte metálica del brazo articulado 14 que se encuentra en la zona 25 de medición, está situada en el interior de la región 26 de influencia reducida.

Para un brazo articulado 14 del robot médico 10 que tenga más grados de libertad de lo necesario, pueden preverse varias configuraciones del brazo articulado 14, que permitan efectuar una acción planificada. Por ejemplo, un brazo 14 articulado antropomorfo con seis grados de libertad, puede posicionar, generalmente, una guía de agujas, según una dirección rectilínea que pase por un punto de entrada predeterminado, según varias configuraciones diferentes de sus ejes. Entonces, la unidad 12 de control del robot médico 10 puede, generalmente, elegir una configuración del brazo articulado 14, que sea compatible con la restricción según la cual cualquier parte metálica del brazo articulado 14 que se encuentre en la zona 25 de medición, deba estar situada en el interior de la región 26 de influencia reducida.

La región de influencia reducida vuelve a calcularse a medida que cambie la posición de los sensores 21, 22, con el fin de garantizar que siempre se verifique esta restricción a lo largo de la intervención.

Mientras las partes metálicas del brazo articulado 14 del robot médico 10 permanezcan en esta región 26 de influencia reducida, es posible seguir con precisión la posición de los dos sensores 21, 22 y, por tanto, determinar con precisión la posición de la anatomía 31 de interés, con respecto al robot médico 10.

Tales disposiciones permiten determinar la posición de la anatomía 31 de interés del paciente 30 con respecto al robot médico 10, durante toda la duración de la intervención, aunque partes metálicas del robot se encuentren relativamente cercanas a la anatomía 31 de interés, y aunque la anatomía 31 de interés del paciente 30 experimente movimientos a lo largo de la intervención médica.

Entonces, es posible recalibrar automáticamente la posición del brazo articulado 14 del robot médico 10, en función de los movimientos de la anatomía 31 de interés, durante la intervención médica.

La Figura 4 representa esquemáticamente un modo particular de puesta en práctica para la determinación de la región 26 de influencia reducida. En este modo particular de puesta en práctica, el generador 23 de campo electromagnético toma la forma de una placa, y la región 26 de influencia reducida es la región de la zona 25 de medición situada opuesta a dicha placa con respecto a un plano paralelo 51 a la placa, y que pasa por el sensor 21, 22 que está a la mayor distancia de la placa, en una dirección ortogonal a la placa.

En el ejemplo ilustrado en la Figura 4, el segundo sensor 22 situado en el brazo articulado 14 del robot médico 10, es el sensor más alejado del generador 23 en una dirección ortogonal a la placa formada por el generador 23. Por tanto, la parte superior de la zona 25 de medición delimitada por el plano 51, corresponde a la región 26 de influencia reducida, en donde pueden introducirse partes metálicas del brazo articulado 14, sin perturbar significativamente la determinación de la posición de los sensores 21,22, por el sistema de navegación.

Al determinar, de este modo, la región 26 de influencia reducida, las partes metálicas del brazo articulado 14 permanecen constantemente “ por encima” de los sensores 21,22, con respecto al generador 23 de campo electromagnético.

La determinación de la región 26 de influencia reducida, según el modo particular de puesta en práctica, descrito con referencia a la Figura 4, es sencilla y particularmente adecuada, cuando la última sección 18 del lado del extremo libre del brazo articulado 14 deba actuar sobre la anatomía 31 de interés del paciente 30, según una dirección sustancialmente vertical con respecto a la mesa 40 y con respecto al generador 23. Sin embargo, no es adecuada en los casos donde la última sección 18 del brazo articulado 14 deba actuar sobre la anatomía 31 de interés del paciente 30, según una dirección sustancialmente horizontal con respecto a la mesa 40 y con respecto al generador 23.

La Figura 5 representa esquemáticamente otro modo particular de puesta en práctica para la determinación de la región 26 de influencia reducida. En este modo particular de puesta en práctica, la región 26 de influencia reducida es una región de la zona 25 de medición que está situada opuesta al generador 23 de campo electromagnético con respecto a un plano ortogonal 53 a una dirección 52 que pasa por un centro 24 del generador 23 de campo electromagnético, y por el sensor 21,22 que está a la mayor distancia del centro 24 del generador 23 de campo electromagnético.

Conviene indicar que la posición del centro 24 del generador 23 de campo electromagnético y la posición de la zona 25 de medición pueden determinarse por la unidad 12 de control, en un sistema de referencia del robot médico 10, ya que, por un lado, la posición del segundo sensor 22 se conoce en un sistema de referencia del robot médico 10 y, por otro lado, la posición del generador 23 puede determinarse con respecto a la posición de dicho segundo sensor 22, en un sistema de referencia del sistema de navegación. Matrices de transformación pueden permitir, entonces, de manera convencional, determinar la posición del generador 23 en un sistema de referencia del robot médico 10. Por su parte, la zona 25 de medición se conoce, ya que está especificada para el sistema de navegación usado, con respecto a la posición del generador 23 de campo electromagnético. Las especificaciones de la zona 25 de medición pueden guardarse, por ejemplo, en la memoria 13 de la unidad 12 de control del robot médico 10. En el ejemplo ilustrado en la Figura 5, el segundo sensor 22 situado en el brazo articulado 14 del robot médico 10, es el sensor más alejado del centro 24 del generador 23. El plano 53 es un plano sustancialmente tangente a una línea 27 de campo que pasa por el sensor 22. Mientras las partes metálicas del brazo articulado 14 del robot médico 10 permanezcan “ más allá” de este plano 53 con respecto al generador 23, no pueden cortar las líneas de campo que pasan por los sensores 21, 22 y, por consiguiente, sólo perturban de manera despreciable las mediciones efectuadas por el sistema de navegación.

Conviene indicar que, en este modo de realización particular, importa poco que el generador 23 tenga una forma de placa o bien que tenga otra forma.

La Figura 6 representa una región 26 de influencia reducida, determinada con el mismo modo de puesta en práctica que el descrito con referencia a la Figura 5, cuando la última sección 18 del lado del extremo libre del brazo articulado 14 del robot médico 10, toma una posición sustancialmente horizontal.

Se desprende fácilmente que este método de determinación de la región 26 de influencia reducida no impide una configuración de este tipo del brazo articulado 14 del robot médico 10.

En modos de realización particulares, el brazo articulado 14 incluye un portaherramientas 17 en un extremo libre del brazo articulado 14. El portaherramientas se realiza de un material amagnético, es decir, un material que no se atrae o repele (o poco) por un imán. A modo de ejemplos en absoluto limitativos, el portaherramientas puede realizarse, por ejemplo, de material de plástico, de cerámica o de acero inoxidable de la serie 300. El segundo sensor 22, posicionado en el brazo articulado 14, está posicionado a nivel del portaherramientas 17.

Preferiblemente, el portaherramientas 17 se extiende según una dirección longitudinal de la última sección del brazo articulado 14, en el extremo libre del brazo articulado 14, el portaherramientas 17 tiene una longitud al menos igual a 10 cm, y el segundo sensor 22 está posicionado en un extremo distal del portaherramientas 17.

Tales disposiciones permiten tener un margen complementario para garantizar que las partes metálicas del robot médico 10 están lo suficientemente alejadas del segundo sensor 22, con el fin de no perturbar significativamente la medición de la posición de dicho segundo sensor 22, por el sistema de navegación. En función de los materiales del robot médico 10 y del tipo del generador 23 de campo electromagnético usados, la longitud del portaherramientas 17 podrá ser diferente. Concretamente, en determinados casos puede ser ventajoso tener un portaherramientas 17 con una longitud al menos igual a 19 cm.

La Figura 7 representa esquemáticamente las principales etapas de un procedimiento 100 de posicionamiento de un brazo articulado 14 de un robot médico 10, tal como se describió anteriormente.

Antes de la ejecución del procedimiento 100 de posicionamiento, se considera que el primer sensor 21 está posicionado a nivel de la anatomía 31 de interés del paciente 30 que va a tratarse. También se considera que el paciente y el generador 23 de campo electromagnético están instalados uno con respecto al otro, de manera que dicho primer sensor 21 está situado en la zona 25 de medición del sistema de navegación electromagnético. Finalmente, se considera que el robot médico 10 está colocado en la proximidad al paciente 30, en una posición que permite al brazo articulado 14 del robot médico 10 realizar el conjunto de las acciones que van a efectuarse en la anatomía 31 de interés.

Existen diferentes métodos para colocar el robot médico 10 en una posición en donde el brazo articulado 14 del robot médico 10 pueda realizar el conjunto de las acciones que van a efectuarse en la anatomía 31 de interés. Puede tratarse de un método completamente manual, en donde un operador desplace el robot médico 10 a una posición de este tipo. También puede tratarse de un método completamente automatizado, en donde el robot médico 10 incluya, por ejemplo, medios de localización en el espacio (cámaras, telémetros, sensores inerciales, ópticos u odométricos, etc.) y medios de cálculo, para detectar una posición de este tipo, y posicionarse en la misma de manera autónoma.

A partir de ahí, el procedimiento 100 de posicionamiento automático del brazo articulado 14 del robot médico 10 según la invención, puede ponerse en práctica para detectar y seguir con precisión la posición de la anatomía 31 de interés, a lo largo de la intervención, y configurar el brazo articulado 14 en posiciones que son convenientes a la vez para permitir al profesional realizar las acciones que van a efectuarse en la anatomía de interés y para no perturbar casi en absoluto las mediciones del sistema de navegación electromagnético que permiten determinar la posición de los sensores 21,22.

El procedimiento 100 de posicionamiento del brazo articulado 14 incluye, concretamente, las siguientes etapas:

- una determinación 101, cuando los dos sensores 21, 22 se encuentran en la zona 25 de medición, de una región 26, denominada “de influencia reducida” , de la zona 25 de medición, a partir de la posición del generador 23 de campo electromagnético y a partir de la posición de los sensores 21,22,

- una configuración 102 del brazo articulado 14, de tal manera que cualquier parte metálica del brazo articulado 14 que se encuentra en la zona 25 de medición, está situada en el interior de la región 26 de influencia reducida.

La descripción anterior ilustra claramente que, mediante sus diferentes características y sus ventajas, la presente invención alcanza los objetivos fijados.

En particular, el robot médico 10 puede intervenir en cualquier sala de operaciones, no está vinculado a una sala de operaciones particular, y no necesita conocerse su posición con respecto a un dispositivo de obtención de imágenes particular. Esto limita, entonces, los costes relativos a las intervenciones médicas asistidas por un robot, ya que no hay necesidad de asociar un robot médico a cada sala de operaciones, o bien preparar específicamente una sala de operaciones para que un robot médico sea funcional en la misma. Un sistema de navegación electromagnético es ventajoso con respecto a un sistema de navegación óptico, ya que no es sensible a eventuales obstáculos que oculten una línea de visión directa entre un sensor y un dispositivo de control del sistema de navegación.

También, un sistema de navegación electromagnético permite determinar la posición de un sensor 21 colocado en el interior del cuerpo humano de un paciente 30, lo cual permite tratar anatomías 31 de interés localizadas en el interior del cuerpo del paciente 30. Gracias al sistema de navegación electromagnético, el robot médico 10 puede seguir permanentemente la posición de la anatomía 31 de interés del paciente durante la intervención. Por tanto, el robot médico 10 puede ajustar la posición de su brazo articulado 14, en función de los movimientos de la anatomía 31 de interés durante la intervención.

La determinación de una región 26 de influencia reducida, en función de la posición de los sensores 21, 22, a lo largo de toda la intervención, permite a la unidad 12 de control del robot médico 10 elegir configuraciones del brazo articulado 14 que permiten al profesional ejecutar las acciones esperadas, al tiempo que se garantiza que las medidas proporcionadas por el sistema de navegación electromagnético sólo se ven débilmente perturbadas por la presencia de piezas metálicas en la zona 25 de medición del sistema de navegación.

De manera más general, debe indicarse que los modos de puesta en práctica y de realización considerados anteriormente, se han descrito a modo de ejemplos no limitativos y que, por consiguiente, pueden preverse otras variantes.

Concretamente, se han presentado diferentes métodos para determinar una región 26 de influencia reducida de la zona 25 de medición. Sin embargo, pueden preverse otros métodos. Tales métodos sólo corresponden a variantes de la invención.

Claims (14)

1. REIVINDICACIONES

   i. Procedimiento (100) de posicionamiento de un brazo articulado (14) de un robot médico (10) para ayudar a un profesional durante una intervención médica en una anatomía (31) de interés de un paciente (30), incluyendo el robot médico (10) una base (11) a la que está conectado el brazo articulado (14), así como una unidad (12) de control que permite configurar el brazo articulado (14) en una posición determinada, estando el robot médico (10) ayudado por un sistema de navegación electromagnético que incluye un generador (23) de campo electromagnético y dos sensores electromagnéticos (21, 22), formando el campo electromagnético generado una zona (25) de medición, en donde la posición de un sensor (21, 22) puede determinarse por el sistema de navegación electromagnético, y comunicarse al robot médico (10), posicionándose un primer sensor (21), en una etapa previa a dicho procedimiento (100), a nivel de la anatomía (31) de interés, posicionándose un segundo sensor (22) en el brazo articulado (14), estando el procedimiento de posicionamiento del brazo articulado (14) caracterizado por que dicho procedimiento incluye:

   - una determinación (101), cuando los dos sensores (21, 22) se encuentran en la zona (25) de medición, de una región (26), denominada “de influencia reducida” , de la zona (25) de medición, a partir de la posición del generador (23) de campo electromagnético, y a partir de la posición de los sensores (21, 22), siendo dicha región (26) de influencia reducida una región para la cual la presencia de una parte metálica del brazo articulado (14) en esta región perturba de manera despreciable la determinación de la posición de cada uno de los dos sensores (21,22),

   - una configuración (102) del brazo articulado (14), de tal manera que cualquier parte metálica del brazo articulado (14) que se encuentra en la zona (25) de medición, está situada en el interior de la región (26) de influencia reducida, no incluyendo dicho procedimiento (100) de posicionamiento del brazo articulado (14) una etapa de ejecución de un gesto médico en el paciente.
2. 2. Procedimiento (100) según la reivindicación 1, en donde el generador (23) de campo electromagnético toma la forma de una placa, y se determina que la región (26) de influencia reducida es una región de la zona (25) de medición situada opuesta a dicha placa con respecto a un plano paralelo (52) a la placa, y que pasa por el sensor (21,22) que está a la mayor distancia de la placa, en una dirección ortogonal a la placa.
3. 3. Procedimiento (100) según la reivindicación 1, en donde se determina que la región (26) de influencia reducida es una región de la zona (25) de medición, que está situada opuesta al generador (23) de campo electromagnético con respecto a un plano ortogonal (53) a una dirección (52) que pasa por un centro (24) del generador (23) de campo electromagnético, y por el sensor (21, 22) que está a la mayor distancia del centro (24) del generador (23) de campo electromagnético.
4. 4. Procedimiento (100) según una de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el brazo articulado (14) se configura en función de un plan de intervención, memorizado en la unidad (12) de control del robot médico (10), incluyendo dicho plan de intervención información sobre al menos una acción que va a efectuarse en la anatomía (31) de interés del paciente (30), determinándose la configuración del brazo articulado, a partir de las posiciones de los sensores (21, 22) determinadas por el sistema de navegación, para permitir que un profesional realice dicha acción tras el procedimiento (100) de posicionamiento del brazo articulado (14).
5. 5. Procedimiento (100) según la reivindicación 4, en donde se determina una configuración del brazo articulado (14), que permite efectuar una acción del plan de intervención, a partir:

   - de una imagen preoperatoria que incluye información sobre dicha acción,

   - de una imagen intraoperatoria que incluye información sobre la posición de la anatomía (31) de interés del paciente (30), con respecto a la posición del primer sensor (21) situado a nivel de la anatomía (31) de interés,

   - de una recalibración de la imagen intraoperatoria con la imagen preoperatoria, para obtener una imagen que incluye a la vez la información sobre la acción planificada a efectuar en la anatomía de interés del paciente (30) y la información sobre la posición de dicha anatomía (31) de interés, con respecto a la posición de dicho primer sensor (21).
6. 6. Procedimiento (100) según la reivindicación 5, en donde el primer sensor (21) incluye elementos visibles en dicha imagen intraoperatoria, y la geometría de dichos elementos se conoce.
7. 7. Procedimiento (100) según una de las reivindicaciones 1 a 6, en donde la anatomía (31) de interés del paciente (30) y el primer sensor electromagnético (21) están situados en el interior del cuerpo del paciente (30).
8. 8. Robot médico (10) para ayudar a un profesional durante una intervención médica en una anatomía (31) de interés de un paciente (30), incluyendo el robot médico (10) una base (11) a la cual está conectado un brazo articulado (14), así como una unidad (12) de control que permite configurar el brazo articulado (14) en una posición determinada, estando el robot médico (10) destinado a verse ayudado por un sistema de navegación electromagnético que incluye un generador (23) de campo electromagnético y dos sensores electromagnéticos (21, 22), formando el campo electromagnético generado una zona (25) de medición, en donde la posición de un sensor (21, 22) puede determinarse por el sistema de navegación electromagnético, y comunicarse al robot médico (10), estando un primer sensor (21) posicionado a nivel de la anatomía (31) de interés, estando un segundo sensor (22) posicionado en el brazo articulado (14), estando el robot médico (10) caracterizado por que la unidad (12) de control está configurada, cuando los dos sensores (21, 22) se encuentran en la zona (25) de medición, para determinar una región (26), denominada “de influencia reducida” , de la zona (25) de medición, a partir de la posición del generador (23) de campo electromagnético y a partir de la posición de los sensores (21, 22), y para configurar el brazo articulado (14), de manera que cualquier parte metálica del brazo articulado (14) que se encuentra en la zona (25) de medición está situada en dicha región (26) de influencia reducida, siendo dicha región (26) de influencia reducida una región para la cual la presencia de una parte metálica del brazo articulado (14) en esta región, perturba de manera despreciable la determinación de la posición de cada uno de los dos sensores (21, 22).
9. 9. Robot médico (10) según la reivindicación 8, en donde el brazo articulado (14) incluye un portaherramientas (17) en un extremo libre del brazo articulado (14), el portaherramientas está realizado de un material amagnético y el segundo sensor (22) está posicionado a nivel del portaherramientas (17).
10. 10. Robot médico (10) según la reivindicación 9, en donde el portaherramientas (17) se extiende según una dirección longitudinal de la última sección (18) del brazo articulado (14), en el extremo libre del brazo articulado (14), el portaherramientas (17) tiene una longitud al menos igual a 10 cm, y el segundo sensor (22) está posicionado en un extremo distal del portaherramientas (17).
11. 11. Robot médico (10) según una de las reivindicaciones 8 a 10, en donde el generador (23) de campo electromagnético toma la forma de una placa, y se determina que la región (26) de influencia reducida es una región de la zona (25) de medición situada opuesta a dicha placa con respecto a un plano paralelo (52) a la placa, y que pasa por el sensor (21, 22) que está a la mayor distancia de la placa, en una dirección ortogonal a la placa.
12. 12. Robot médico (10) según una de las reivindicaciones 8 a 10, en donde se determina que la región (26) de influencia reducida es una región de la zona (25) de medición que está situada opuesta al generador (23) de campo electromagnético con respecto a un plano ortogonal (53) a una dirección (52) que pasa por un centro (24) del generador (23) de campo electromagnético, y por el sensor (21, 22) que está a la mayor distancia del centro (24) del generador (23) de campo electromagnético.
13. 13. Robot médico (10) según una de las reivindicaciones 8 a 12, en donde el brazo articulado (14) se configura en función de un plan de intervención, memorizado en la unidad (12) de control del robot médico (10), incluyendo dicho plan de intervención información sobre al menos una acción que va a efectuarse en la anatomía (31) de interés del paciente (30), determinándose la configuración del brazo articulado a partir de las posiciones de los sensores (21, 22) determinadas por el sistema de navegación, para permitir que el profesional realice dicha acción.
14. 14. Robot médico (10) según la reivindicación 13, en donde se determina una configuración del brazo articulado (14), que permite efectuar una acción del plan de intervención, a partir:

    - de una imagen preoperatoria que incluye información sobre dicha acción,

    - de una imagen intraoperatoria que incluye información sobre la posición de la anatomía (31) de interés del paciente (30), con respecto a la posición del primer sensor (21) situado a nivel de la anatomía (31) de interés,

    - de una recalibración de la imagen intraoperatoria con la imagen preoperatoria, para obtener una imagen que incluye a la vez la información sobre la acción planificada a efectuar en la anatomía de interés del paciente (30) y la información sobre la posición de dicha anatomía (31) de interés, con respecto a la posición de dicho primer sensor (21).