Optimización de la Configuración de Puertos y del Posicionamiento de los Brazos Robóticos en Cirugía Laparoscópica Robotizada
DOI:
https://doi.org/10.17979/ja-cea.2025.46.12259Palabras clave:
Cirugía robótica, Laparoscopia robotizada, Optimización, Conditioning Index, Planificación QuirúrgicaResumen
Este trabajo presenta un algoritmo para optimizar la configuración de los puertos quirúrgicos y la colocación de las bases de brazos robóticos en cirugía laparoscópica robotizada. Se realiza una evaluación cinemática basada en el Conditioning Index (CI), identificando combinaciones válidas de base y puertos que garanticen la movilidad en todo el órgano diana. Posteriormente, se aplica DBSCAN para identificar agrupaciones de puertos y se realiza una optimización multiobjetivo que considera separación entre bases, distribución y adyacencia de los puertos. El proceso se valida mediante simulaciones con dos robots UR3e y hasta cuatro puertos, demostrando la efectividad del método para obtener soluciones óptimas y robustas. El algoritmo es especialmente útil en la planificación preoperatoria, ya que permite reducir la dependencia de la experiencia del cirujano y mejora la adaptabilidad a diferentes morfologías y configuraciones.
Referencias
Bertsimas, D. y Tsitsiklis, J. (1993) "Simulated Annealing", https://doi.org/10.1214/ss/1177011077. Institute of Mathematical Statistics, 8(1), pp. 10-15. doi:10.1214/SS/1177011077.
Coste-Manière, È., Adhami, L., Severac-Bastide, R., Lobontiu, A., Salisbury, J. K., Boissonnat, J.-D., Swarup, N., Guthart, G., Mousseaux, É. y Carpentier, A. (2001) "Optimized Port Placement for the Totally Endoscopic Coronary Artery Bypass Grafting using the da Vinci Robotic System". Springer, Berlin, Heidelberg, pp. 199-208. doi:10.1007/3-540-45118-8_21.
Feuerstein, M., Mussack, T., Heining, S. M. y Navab, N. (2008) "Intraoperative laparoscope augmentation for port placement and resection planning in minimally invasive liver resection", IEEE Transactions on Medical Imaging, 27(3), pp. 355-369. doi:10.1109/TMI.2007.907327.
Klein, C. A. y Blaho, B. E. (1987) "Dexterity Measures for the Design and Control of Kinematically Redundant Manipulators", The International Journal of Robotics Research. SAGE PublicationsSage UK: London, England, 6(2), pp. 72-83. doi:10.1177/027836498700600206.
Maddah, M. R., Classe, J. M., Jaffre, I., Watson, K. A., Lin, K. S., Chablat, D., Dumas, C. y Cao, C. G. L. (2023) "A decision aid for the port placement problem in robot-assisted hysterectomy", Laparoscopic, Endoscopic and Robotic Surgery. Elsevier, 6(2), pp. 43-56. doi:10.1016/J.LERS.2023.05.002.
Mäenpää, M. M., Nieminen, K., Tomás, E. I., Laurila, M., Luukkaala, T. H. y Mäenpää, J. U. (2016) "Robotic-assisted vs traditional laparoscopic surgery for endometrial cancer: a randomized controlled trial", American Journal of Obstetrics and Gynecology. Mosby Inc., 215(5), pp. 588.e1-588.e7. doi:10.1016/j.ajog.2016.06.005.
Schubert, E., Sander, J., Ester, M., Kriegel, H. P. y Xu, X. (2017) "DBSCAN Revisited, Revisited: Why and How You Should (Still) Use DBSCAN", ACM Transactions on Database Systems (TODS). ACMPUB27New York, NY, USA, 42(3). doi:10.1145/3068335.
Sun, L. W. y Yeung, C. K. (2007) "Port placement and pose selection of the Da Vinci surgical system for collision-free intervention based on performance optimization", IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems, pp. 1951-1956. doi:10.1109/IROS.2007.4399354.
Thiruchelvam, N., Lee, S. Y. y Chiow, A. K. H. (2021) "Patient and port positioning in laparoscopic liver resections", Hepatoma Res 2021;7:22. OAE Publishing Inc., 7(0), p. N/A-N/A. doi:10.20517/2394-5079.2020.144.
Wang Jinling, Lin Katherine S, Watson Keith A, Galloway Michael L, Hellan Minia y Cao Caroline G.L. (2016) Need Help with Port-placement in Robot-Assisted Surgery: A Survey Study - SAGES Abstract Archives, Wright State University. Disponible en: https://www.sages.org/meetings/annual-meeting/abstracts-archive/need-help-with-port-placement-in-robot-assisted-surgery-a-survey-study/ (Accedido: 23 de mayo de 2025).
Wörn, H. y Weede, O. (2009) "Optimizing the Setup Configuration for Manual and Robotic Assisted Minimally Invasive Surgery", IFMBE Proceedings. Springer, Berlin, Heidelberg, 25(6), pp. 55-58. doi:10.1007/978-3-642-03906-5_16.
Zihni, A., Gerull, W. D., Cavallo, J. A., Ge, T., Ray, S., Chiu, J., Brunt, L. M. y Awad, M. M. (2018) "Comparison of precision and speed in laparoscopic and robot-assisted surgical task performance", Journal of Surgical Research. Academic Press Inc., 223, pp. 29-33. doi:10.1016/j.jss.2017.07.037.
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