Desarrollo y validación de sistemas de seguimiento de instrumental laparasocópico para la evaluación objetiva de destrezas quirúrgicas

Abstract

La introducción de la cirugía laparoscopia ha llevado a la necesidad de desarrollar nuevas destrezas quirúrgicas distintas de la cirugía convencional. Los métodos subjetivos tradicionales de evaluación no son adecuados para llevar a cabo un entrenamiento quirúrgico eficaz. Del mismo modo, los cirujanos y asociaciones demandan la necesidad de desarrollar más herramientas de evaluación objetivas que puedan acreditar a los cirujanos como técnicamente competentes.

Dentro de este contexto y teniendo en cuenta los necesidades anteriores, en el desarrollo de esta tesis se proponen tres métodos novedosos de análisis de los movimientos de instrumental laparoscópico como herramientas para llevar a cabo una evaluación objetiva de las destrezas técnicas quirúrgicas durante el entrenamiento laparoscópico. Estos métodos de seguimiento de instrumental están basados en técnicas de visión por computador, intentando alterar lo menos posible en el flujo normal de las actividades formativas laparoscópicas. Estas tres soluciones serán presentadas de un modo evolutivo, desde métodos que únicamente puede ser empleados en un simulador de entrenamiento laparoscópico, hasta soluciones con el potencial de ser empleados en un entorno quirúrgico real. La primera solución presentada muestra un método de seguimiento de instrumental laparoscópico basado en técnicas de visión estereoscópica. El segundo método de seguimiento de instrumental aplica un dispositivo de seguimiento óptico comercial a la práctica laparoscópica. Por último, la tercera solución presenta un método basado en el análisis de la imagen del vídeo endoscópico como única fuente de información para el análisis de los movimientos del instrumental quirúrgico.

Minimally invasive surgery (MIS) has become in many surgical specialties and procedures the gold-standard choice due to its efficiency and benefits towards patient safety. However, the introduction of laparoscopic surgery has led to the need to develop new surgical skills different to the open surgery. Traditional subjective assessment methods of trainee are no longer adequate for surgical training. Reduced working hours and demands from surgeons and associations mean that more objective assessment tools that can accredit surgeons as technically competent are required.

Within this context and taking into account the needs discussed above, we propose three novel motion analysis methods of real laparoscopic instruments as tools for MIS technical skills assessment in laparoscopic training. These methods are based on computer vision techniques attempting to not interfere with the laparoscopic training activity. They are shown in an evolutionary way from methods for exclusive use in a box trainer to solutions with the potential of being used in actual OR setting. The first method presents a tracking system of laparoscopic instruments based on stereoscopic vision techniques, which is installed inside a box trainer. The second method adapts a commercially available optical pose tracker for laparoscopic practice. Finally, the last method implements a video-based tracking method of laparoscopic instruments based on the endoscopic image as the source of information.