Author
Özvin, Murat
Publication Date
2024
Subject
Robotics in medicine, Surgical robots, Autonomous robots, Surgical instruments and apparatus, Suturing, Computer engineering
Type
Document
Language
English
Digital
Yes
Manuscript
No
Library
Özyeğin University
Record ID
792c2c9c-ee2e-4e0c-a3ef-53a6b3f9bf08
Library Location
Department of Computer Science
Date
2024
Sample Text
Autonomous suturing systems could potentially replace the surgeon in suturing and benefit both patient and surgeon. Automating the suturing process involves many complex challenges and this paper proposes a comprehensive solution to the localization problems. In this context, localization problems refer to the challenges involved in the visual tracking of suture needle, suture thread, and tissue, which are fundamental processes for autonomous suturing that must be robust, precise, and computationally affordable. Surgical instruments' reflective, superfine, or non-rigid structures make their localization a complex problem. The contribution of this study is that it provides a combined algorithm for suture needle and thread detection, an algorithm for tissue cut detection. The overall localization approach proposed here defines the suture needle and its thread with fewer parameters, enabling a more precise and less computationally intensive localization. For the testing of the proposed approach, an experimental setup featuring two 7-DOF robots equipped with surgical instruments and two fully calibrated cameras were utilized. The localization experiments were done using realistic artificial (silicone) tissues and threaded surgical needles. The results of the experiments validated that the proposed method meets the requirements for performing automated robotic sutures., Otonom sütur sistemleri monoton görevlerde cerrahın iş yükünü azaltarak hem hastaya hem de cerraha fayda sağlayabilir. Sütur işleminin otomatikleştirilmesi birçok karmaşık zorluğu içerir ve bu makale, görsel tespit sorunlarına kapsamlı bir çözüm önermektedir. Bu bağlamda, görsel tespit sorunları, gürbüz, kesin ve hızlı olması gereken otonom dikiş için temel süreçler olan sütur iğnesinin, sütur ipliğinin ve dokusunun görsel olarak izlenmesiyle ilgili zorlukları ifade eder. Cerrahi aletlerin yansıtıcı, çok ince veya esnek yapıları, lokalizasyonlarını karmaşık bir problem haline getirmektedir. Bu çalışmada, doku kesiğini otomatik tespit eden bir algoritma, sütur iğnesini ve ipliğini ise bu iki ekipmanın fiziksel bağlantı noktasını kullanarak tespit eden bir algoritma sunulmuştur. Çalışmanın genel tespit stratejisi, sütur iğnesini ve ipliğini daha az parametreyle tanımlayarak, daha kesin ve daha az hesaplama maliyetine sahip bir tespit sistemi uygulamasına olanak sağlar. Tespit sistemlerinin test edilmesi için, cerrahi aletlerle donatılmış iki adet 7-DOF robotu ve iki adet tamamen kalibre edilmiş kameradan oluşan bir deney düzeneği kullanışmıştır. Tespit deneyleri gerçekçi yapay (silikon) dokular ve cerrahi sütur cerrahi iğneleri kullanılarak yapılmıştır. Deney sonuçları, önerilen sistemin otomatik robotik süturun atılmasına yönelik gereksinimleri karşıladığını doğrulamıştır.
