Contributors: Maddah, Mohammad R; Classe, Jean-Marc; Jaffre, Isabelle; Watson, Keith A; Lin, Katherine S; Chablat, Damien; Dumas, Cedric; Cao, Caroline GL; Wright State University; Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (LS2N); Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique); Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-NANTES UNIVERSITÉ - École Centrale de Nantes (Nantes Univ - ECN); Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes université - UFR des Sciences et des Techniques (Nantes univ - UFR ST); Nantes Université - pôle Sciences et technologie; Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université - pôle Sciences et technologie; Nantes Université (Nantes Univ); Département Automatique, Productique et Informatique (IMT Atlantique - DAPI); IMT Atlantique (IMT Atlantique); Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT); Centre René Gauducheau; Institut de Cancérologie de l'Ouest [Angers/Nantes] (UNICANCER/ICO); UNICANCER-UNICANCER; Brethen Center for Surgical Advancement in Robotics and Minimally Invasive Surgery; Robots and Machines for Manufacturing, Society and Services (LS2N - équipe RoMas); Nantes Université (Nantes Univ)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique); Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST); Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique); Perception, Action, Cognition pour la Conception et l’Ergonomie (LS2N - équipe PACCE); Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT); Equipe Processes for Safe and Secure Software and Systems (Lab-STICC_P4S); Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC); École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique); Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique); Département Informatique (IMT Atlantique - INFO); University of South Australia, Mawson Lakes; Institut Mines-Télécom Paris (IMT)-Institut Mines-Télécom Paris (IMT)-École Centrale de Nantes (Nantes Univ - ECN); Institut Mines-Télécom Paris (IMT)-Institut Mines-Télécom Paris (IMT); Institut de Cancérologie de l'Ouest Angers/Nantes (UNICANCER/ICO); Robotique Et Vivant (LS2N - équipe ReV); École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom Paris (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique); Institut Mines-Télécom Paris (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom Paris (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique); Institut Mines-Télécom Paris (IMT)
نبذة مختصرة : Objective: In robot-assisted minimally invasive surgery, proper port positioning ensures that surgical tools have adequate access to the surgical site and avoids mid-surgery collisions of robotic arms. To date, several guidelines have been proposed for more accurate port placement. However, challenges remain due to variations in patient morphology, anatomy, and, in particular, organ displacement due to insufflation in certain laparoscopic procedures. The objective of this study was to design and develop a decision aid for optimal port placement in robot-assisted hysterectomy that accounts for patient variability and organ displacement due to insufflation. Methods: Three components were constructed: a robot model, a patient-specific model, and an optimization algorithm. The three components were integrated, and the system was verified using four different patients who underwent robotic hysterectomy. Once verified, two expert surgeons were asked to evaluate the decision aid for face and construct validity. A usability test was conducted using a torso phantom with target organs located in three different locations. Two expert surgeons performed a simulated hysterectomy task with and without the decision aid to evaluate performance and satisfaction. Results: The optimization algorithm was sensitive to individual differences in anatomy in the four patients. Expert surgeons successfully established face and construct validity. Usability test results showed a 28%–40% reduction in time to task completion with the optimized ports compared to expert-determined port locations without using the decision aid. Conclusions: The decision aid, based on an individualized patient-specific model, robot model, and optimization algorithm, was shown to be effective at addressing the challenges of displaced organs due to insufflation in robot-assisted hysterectomy. The face and construct validity of the decision aid was established by expert surgeons, while efficiency gains in task performance were demonstrated experimentally.
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