Sensory Glove-Based Surgical Robot User Interface

要約

ロボット手術は高度な成熟度に達し、標準的な外科治療に不可欠な部分となっています。
しかし、既存の外科医用コンソールはかさばり、手術室の貴重なスペースを占有し、手術チームの調整が困難であり、その独自の性質により、特に仮想現実や拡張現実において、最近の技術進歩を活用することが困難になっています。
さらなる改善が期待できる領域の 1 つは、最新の感覚グローブをロボット プラットフォームに統合し、外科医が手の動きでロボット アームを直感的に制御できるようにすることです。
私たちは、HTC Vive トラッカー、Manus Meta Prime 3 XR 感覚グローブ、および SCOPEYE ワイヤレス スマート グラスを組み合わせたシステムの 1 つを提案します。
このシステムは、ダ ヴィンチ手術ロボットの 1 つのアームを制御します。
腕を動かすことに加えて、外科医は指を使って手術器具のエンドエフェクターを制御できます。
手のジェスチャーは、クラッチや同様の機能を実装するために使用されます。
特に、da Vinci システムでは利用できない機能である、機器の方向のクラッチを導入します。
グローブの振動触覚要素は、ジェスチャー コマンドが呼び出されたときにユーザーにフィードバックを提供するために使用されます。
現在のデバイスと dVRK コンソールを比較する定性的および定量的な評価が実施されました。
このシステムは優れた追跡精度を備えていることが示されており、新しいインターフェースにより、外科医は最小限の練習で一般的な外科訓練タスクを効率的に実行できます。

要約(オリジナル)

Robotic surgery has reached a high level of maturity and has become an integral part of standard surgical care. However, existing surgeon consoles are bulky, take up valuable space in the operating room, make surgical team coordination challenging, and their proprietary nature makes it difficult to take advantage of recent technological advances, especially in virtual and augmented reality. One potential area for further improvement is the integration of modern sensory gloves into robotic platforms, allowing surgeons to control robotic arms intuitively with their hand movements. We propose one such system that combines an HTC Vive tracker, a Manus Meta Prime 3 XR sensory glove, and SCOPEYE wireless smart glasses. The system controls one arm of a da Vinci surgical robot. In addition to moving the arm, the surgeon can use fingers to control the end-effector of the surgical instrument. Hand gestures are used to implement clutching and similar functions. In particular, we introduce clutching of the instrument orientation, a functionality unavailable in the da Vinci system. The vibrotactile elements of the glove are used to provide feedback to the user when gesture commands are invoked. A qualitative and quantitative evaluation has been conducted that compares the current device with the dVRK console. The system is shown to have excellent tracking accuracy, and the new interface allows surgeons to perform common surgical training tasks with minimal practice efficiently.

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