Sistema semiautomático de planificación quirúrgica para robots autónomos

Abstract

Este trabajo presenta un sistema semiautomático para la transferencia de la planificación quirúrgica robótica realizada en un entorno 2D/3D, permitiendo complementar las trayectorias definidas manualmente por el cirujano con información adicional de orientación y velocidad, necesaria para su ejecución autónoma por parte de un robot quirúrgico. El sistema incluye una red neuronal para la segmentación semiautomática de los tejidos hepáticos. Para el cálculo de las orientaciones y velocidades del efector del robot, el sistema se basa en el cálculo de normales a la superficie anatómica del órgano segmentado en cada punto de la trayectoria. La solución presentada ha sido implementada como un plug-in de software dentro del proyecto de software libre 3D Slicer y se ha integrado con ROS para su transferencia a un robot UR3e. La validación se ha realizado en un caso de resección del segmento III del hígado, demostrando que el sistema es eficiente, preciso y adecuado para entornos de planificación quirúrgica.

This work presents a semi-automatic system that transfers robotic surgical planning from a 2D/3D environment. This system allows surgeons to manually define trajectories and provides additional orientation and speed information necessary for autonomous execution by a surgical robot. The system includes a neural network for semi-automatic segmentation of liver tissue. To calculate the robot effector's orientations and velocities, the system calculates normals to the anatomical surface of the segmented organ at each point of the trajectory. The solution has been implemented as a software plug-in in the open-source project 3D Slicer and integrated with ROS for transfer to a UR3e robot. Validation was performed for a segment III liver resection, demonstrating that the system is efficient, accurate, and suitable for surgical planning environments.