Gesellschaft für Informatik e.V.

Lecture Notes in Informatics


Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2000 D-1, 53-62 (2000).

GI, Gesellschaft für Informatik, Bonn
2000


Editors

Dorothea Wagner (ed.)


Copyright © GI, Gesellschaft für Informatik, Bonn

Contents

Eine interaktive Robotersteuerung für chirurigsche Applikationen

Andreas Hein

Abstract


In dieser Arbeit wurde das erste interaktiv bedienbare chirurgische Robotersystem für die Mund-, Kieferund Gesichtschirurgie beschrieben. Die wichtigsten Eigenschaften dieses Systems sind die Einsetzbarkeit für verschiedene Applikationen in der Chirurgie, die intuitive Führung des Systems während der gesamten Behandlung, die Überprüfung der sicheren Ausführung auf der Basis der Elementaroperationen und die Kooperation zwischen Chirurg und Robotersystem. Zur Lösung der vielschichtigen Probleme und zur Realisierung der benötigten Eigenschaften eines Unterstützungssystems für die Chirurgie wurde eine Systemarchitektur für die Robotersteuerung entwickelt. Diese Architektur berücksichtigt explizit die Einflußnahme des Chirurgen auf den Ablauf des Eingriffes und die Kooperation zwischen Robotersystem und Chirurg Als interaktive Führung des Roboters wird die Bedienung des Roboters durch einfaches Greifen des am Manipulator befestigten Instruments und Applizieren von Kraft in die gewünschte Bewegungsrichtung verstanden. Es wurde ein Modell für die Regelung des Roboters entwickelt, das die natürliche Dynamik eines normalen chirurgischen Instrumentes nachbildet. Auf diese Weise kann die Bedienung des Systems durch einen technisch Andreas Hein nicht ausgebildeten Benutzer ermöglicht werden. Durch den entwickelten Regleralgorithmus ist das vorgestellte System das erste vollständig interaktiv bedienbare System für invasive Anwendungen. Für eine Anwendung des Systems an einem Patienten wurde die Robotersteuerung als Teil eines Gesamtsystems -Intelligenter Instrumentenhalter (IIH)- entsprechend dem Me- dizinproduktegesetz und den Richtlinien geprüft und wurde daraufhin als CE-konform gekennzeichnet. Das System wurde bereits an 13 Patienten erfolgreich eingesetzt. Literaturverzeichnis [AM97] Aigner, P.; McCarragher, B.: Contrasting Potential Fields and Constraints in a Shared Control Task. In IROS IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems, 1997, S. 140-146. [DHTW96] Davies, B.; Hibberd, R. D.; Timoney, A. G.; Wickham, J. E. A.: A clinically applied robot for Prostatectomies. In Computer-Integrated Surgery, Technology and clinical Applications (Taylor, R. H.; Lavallee, S.; Burdea, G. C.; Msges, R., Hg.). MIT Press, 1996, S. 593-601. [Hei00] Hein, A.: Eine interaktive Robotersteuerung für chirurgische Applikationen. Nr. 195 in Fortschritt-Berichte Reihe 17. VDI Verlag, 2000. [HHCD95] Ho, S.; Hibberd, R.; Cobb, J.; Davies, B.: Force control for robotic surgery. ICAR IEEE Int'l. Conf. on Advanced Robotics, 1995. [Kwo88] Kwoh, Y.: A robot with improved absolute positioning accuracy for CT guided stereotactic surgery. In Transactions on Biomedical Engineering, Bd. 35 (2):$(1988)$, S. 153- 161. [KZMT95] Kazanzides, P.; Zuhars, J.; Mittelstadt, B.; Taylor, R.: Force sensing and control for a surgical robot. In ICRA IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation. Nice, France, Mai 1995, S. 612-617. [TPK$\cdot 94$] Taylor, R.; Paul, H.; Kazandzides, P.; Mittelstadt, B.; Hanson, W.; Zuhars, J.; Williamson, B.; Musits, B.; Glassman, E.; Bargar, W.: An Image-Directed Robotic Sy- stem for Precise Orthopaedic Surgery. In IEEE Trans. on Robotics and Automation, Bd. 10 (3):$(1994)$, S. 261-275. Andreas Hein, Geboren am 28. Mai 1971 in Altdöbern, Abitur und Facharbeiter (Ma- schinist für Grossgeräte) 1989, Diplom in Technischer Informatik 1987. Promotion 2000. Seit April 2000 Gruppenleiter am Berliner Centrum für Mechatronische Medizinsysteme.


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GI, Gesellschaft für Informatik, Bonn
ISBN 3-88579-405-5


Last changed 12.06.2012 13:40:10