COMPARETTI, MIRKO DANIELE
High level control of robot behavior in neurosurgery [Tesi di dottorato]
Politecnico di Milano, info:eu-repo/date/embargoEnd/2015-02-12

I progressi tecnologici nel campo della bioingegneria avvenuti negli ultimi decenni hanno cambiato il modo in cui vengono eseguiti interventi chirurgici. Le tecniche di Chirurgia Assistita da Computer (CAS) sono state sviluppate per aiutare e assistere il chirurgo durante l'intervento chirurgico, fornendogli informazioni che possono essere utilizzate per migliorare i risultati del trattamento. Il crescente uso di sistemi robotici in sala operatoria (OR) nel corso degli ultimi 20 anni ha portato allo sviluppo della Chirurgia Assistita da Computer e Robot (CRAS), un'estensione del paradigma CAS in cui il robot fornisce un contributo attivo al chirurgo. L'assistente robotico deve agire secondo le esigenze della chirurgia, come un operatore trasparente intelligente che garantisce una precisione più elevata e una migliore prestazione rispetto alle tecniche tradizionali, riducendo l'affaticamento per l'operatore umano e fornendo un modo affidabile per verificare e migliorare la precisione del procedimento. In questa tesi, sono stati studiati gli aspetti di controllo ad alto livello di un dispositivo robotico per intervento neurochirurgico ed un'architettura per gestire un sistema robotico durante l'esecuzione del flusso di lavoro dell'intervento, al fine di modificare i parametri e le modalità di controllo in modo semi-automatico, in base alla situazione attuale in sala operatoria, la fase di intervento e le esigenze del chirurgo. In dettaglio, il lavoro è stato concentrato nella definizione di una serie di macchine a stati finiti (FSM) che possono gestire le transizioni tra due fasi abilitando/disabilitando le modalità di controllo e variando i parametri, senza causare movimenti imprevedibili del robot, che è vicino al paziente. In questo ambito, sono stati sviluppati e testati anche controllori per spostare uno strumento portato da un robot verso un punto di interesse precalcolato nello spazio; questa procedura, chiamata 'targeting' è stata studiata con un target 1. che non si muove nello spazio, e 2. che può cambiare la sua posa in tempo. Nel primo caso l'algoritmo sviluppato sfrutta un localizzatore esterno per misurare la precisione della posizione e per correggere iterativamente la posa dello strumento finché i requisiti di precisione sono soddisfatti; studi sulla precisione finale e sulla convergenza dell'algoritmo sono stati effettuati. In quest'ultimo caso, è stato implementato un algoritmo per seguire un punto di interesse che si muove nello spazio, e sono state effettuate delle valutazioni sulle prestazioni per valutare la precisione ed il ritardo. Tutti gli algoritmi sviluppati sono stati testati nell'ambito di progetti per la neurochirurgia finanziati dall'UE: ROBOCAST (FP7-ICT-2007-215190) e ACTIVE (FP7-ICT-2009-6-270460), finalizzati allo sviluppo di soluzioni integrate per aiutare i chirurghi durante l'intervento. Queste attività sono in direzione della sala operatoria del futuro, in cui il personale clinico, i sensori e gli assistenti robotici condividono l'ambiente con un flusso di lavoro chirurgico che adatta il comportamento dei dispositivi in base alla situazione attuale senza richiedere un intervento massiccio dell'operatore umano.

diritti: info:eu-repo/semantics/embargoedAccess
SONCINI, MONICA
FERRIGNO, GIANCARLO
ING-INF/06 - BIOINGEGNERIA ELETTRONICA E INFORMATICA


Tesi di dottorato. | Lingua: en. | Paese: | BID: TD16092139