ES2934051T3 - Sistema de entrenamiento de guiado con cámara - Google Patents

Abstract

Se proporciona un sistema para entrenar las habilidades de navegación de la cámara quirúrgica. Se imprime una pluralidad de objetivos bidimensionales en una superficie superior de una hoja plana de material. La sábana es fácilmente transportable y se coloca sobre la base de un box trainer típico que define una cavidad abdominal simulada entre la base y la parte superior. Se inserta un alcance a través de un puerto en la parte superior y los objetivos se ven en una transmisión de video en vivo que se muestra a un alumno en una pantalla con los objetivos ocultos de la vista por el entrenador de caja. El alumno puede mover el visor hacia adelante y hacia atrás, rodar y orientar el visor sobre el puerto para ver los objetivos en la hoja en diferentes ángulos y distancias. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de entrenamiento de guiado con cámara

Campo de la Invención

Esta solicitud se refiere al entrenamiento quirúrgico y, en particular, a dispositivos y métodos para entrenar las habilidades de guiado del endoscopio/cámara en un entorno laparoscópico.

Antecedentes de la Invención

Se requiere una técnica de operación altamente cualificada de los cirujanos, en general y, en particular, para realizar intervenciones quirúrgicas laparoscópicas. En la cirugía laparoscópica, se realizan varias incisiones pequeñas en el abdomen para la inserción de trocares o pequeños tubos cilíndricos de aproximadamente 5 a 10 milímetros de diámetro a través de los cuales se colocan instrumentos quirúrgicos y un laparoscopio en la cavidad abdominal. El laparoscopio ilumina el campo quirúrgico y envía una imagen ampliada desde el interior del cuerpo a un monitor de video que le brinda al cirujano una vista de cerca de los órganos y tejidos. El cirujano realiza la operación manipulando los instrumentos quirúrgicos colocados a través de los trócares mientras observa la transmisión de video en vivo en un monitor transmitido a través del laparoscopio. Debido a que el cirujano no observa los órganos y tejidos directamente a simple vista, la información visual se obtiene mediante una imagen bidimensional en un monitor en lugar de mediante una observación tridimensional. La pérdida de información cuando se presenta un entorno tridimensional a través de una imagen bidimensional es sustancial. En particular, la percepción de profundidad se reduce cuando se ve una imagen bidimensional como guía para manipular instrumentos en tres dimensiones.

Además, debido a que los trocares se insertan a través de pequeñas incisiones y descansan contra la pared abdominal, la manipulación de instrumentos/endoscopios está restringida por la pared abdominal que tiene un efecto de punto de apoyo sobre el instrumento/endoscopio. El efecto de apoyo define un punto de angulación que restringe el instrumento/endoscopio a un movimiento limitado. Además, el movimiento de la mano en una dirección lineal aumenta el movimiento de la punta en la dirección opuesta. El movimiento del instrumento/endoscopio no solo se ve en la pantalla en la dirección opuesta, sino que también el movimiento de la punta ampliada depende de la fracción de la longitud del instrumento/endoscopio por encima de la pared abdominal. Este efecto de palanca no solo magnifica el movimiento, sino que también magnifica las fuerzas de la punta de la herramienta que se reflejan en el usuario. Por lo tanto, la operación de un instrumento así como un laparoscopio con apoyo requiere un aprendizaje intencional y no es intuitivamente obvio.

Además, los instrumentos y los endoscopios quirúrgicos se colocan a través de orificios que tienen juntas que inducen una fricción de adherencia y deslizamiento provocada por la inversión de las direcciones de la herramienta. Por ejemplo, la fricción por tirones puede surgir de la inversión de las direcciones de la herramienta cuando, por ejemplo, se cambia rápidamente de tirar del tejido a empujar el mismo. Durante tal movimiento, las partes de goma de las juntas rozan contra el vástago de la herramienta causando fricción o movimiento de la herramienta con la junta antes de que se supere la fricción y el instrumento se deslice con respecto a la junta. La fricción por tirones, o enlatado con aceite, en la junta y la interfaz del instrumento/laparoscopio crea una fuerza no lineal en el instrumento y una imagen distorsionada en la pantalla. Tales sacudidas pueden distraer y se requiere la práctica de variar la profundidad de inserción de un laparoscopio para evitarlo.

Las habilidades de coordinación mano-ojo son necesarias y deben practicarse para correlacionar el movimiento de la mano con el movimiento de la punta de la herramienta, especialmente a través de la observación en un monitor de video. Además, en la cirugía laparoscópica, la sensación táctil a través de la herramienta se ve disminuida porque el cirujano no puede palpar directamente el tejido con la mano. Debido a que los hápticos se reducen y distorsionan, el cirujano debe desarrollar un conjunto de habilidades hápticas centrales que fundamentan una cirugía laparoscópica competente. La adquisición de todas estas habilidades es uno de los principales desafíos en el entrenamiento laparoscópico y la presente invención tiene como objetivo mejorar los sistemas y métodos para el entrenamiento de habilidades laparoscópicas y el rendimiento de la técnica.

Además, durante la laparoscopia, un operador de cámara manipula el laparoscopio. El campo de visión es controlado por alguien que no es el cirujano. A menudo, el operador de cámara es la persona menos experimentada. Un estudiante de medicina o interno a menudo tiene la tarea de guiar por la cámara y debe aprender rápidamente las habilidades necesarias para brindar una visibilidad óptima, tal como reconocer y centrar el campo operatorio, mantener el eje horizontal correcto, saber cuándo acercarse o alejarse, mantener una imagen estable y seguimiento de instrumentos en movimiento. Un operador de cámara experimentado suele ser alguien que conoce el caso lo suficientemente bien como para poder predecir los próximos movimientos del cirujano. La guiado con cámara/endoscopio es crucial para la ejecución adecuada de las intervenciones quirúrgicas laparoscópicas, así como una parte importante del entrenamiento de habilidades laparoscópicas. El operador de cámara debe realizar movimientos de cámara complejos para seguir los movimientos del cirujano que realiza la operación y superar las dificultades descritas anteriormente.

Aunque los movimientos varían según la intervención quirúrgica que se realice, se busca un método simple y universal para entrenar y evaluar las habilidades de guiado de la cámara. Algunos estudios han comenzado a investigar el impacto de la mala guiado de la cámara en un caso quirúrgico, y predicen que las imágenes subóptimas pueden llevar a la frustración y la ineficiencia del cirujano. Los estudios indican que el flujo de la operación puede verse gravemente interrumpido cuando el cirujano debe dejar de operar debido a la incapacidad de ver, lo que también puede aumentar el tiempo en el quirófano.

Los nuevos practicantes no solo tienen que aprender habilidades laparoscópicas, sino que también los cirujanos laparoscópicos capacitados buscan pulir habilidades antiguas, así como aprender y practicar nuevas técnicas quirúrgicas que son exclusivas de las intervenciones quirúrgicas recién introducidas. Aunque la formación se puede adquirir en el quirófano, ha aumentado el interés por idear métodos de formación más rápidos y eficientes, preferiblemente fuera del quirófano. Los cirujanos que alcanzan un nivel razonable de habilidades fuera del quirófano están mejor preparados cuando ingresan al quirófano y, por lo tanto, se puede optimizar la valiosa experiencia en el quirófano, lo que reduce el riesgo para los pacientes y reduce los costes. Para familiarizar a los cirujanos con las habilidades quirúrgicas básicas fuera del quirófano, se han diseñado y probado diversos simuladores. Un ejemplo de simulador quirúrgico es el SIMSEI® entrenador laparoscópico fabricado por Applied Medical Resources Corporation en California y descrito en la patente norteamericana N.° 8,764,452. El SIMSEI® no es un entrenador de realidad virtual generado por computadora, sino uno que emplea órganos tridimensionales, en vivo o falsos, o juegos de entrenamiento dentro de una cavidad abdominal simulada que está oculta a la observación directa del usuario. Otros ejemplos de simuladores para entrenamiento de cámara quirúrgica utilizando objetivos tridimensionales se encuentran en los documentos US2006/183095 y US2012/308977. Existe la necesidad de un ejercicio de guiado con cámara para aprender y aumentar las habilidades de guiado con cámara. Una herramienta de ejercicio de este tipo permitiría a los alumnos adquirir las habilidades necesarias para proporcionar la mejor visibilidad al cirujano antes de entrar en la sala de operaciones con laparoscopios de ángulo cero y de cero grados. La presente invención proporciona una plataforma de ejercicio y un sistema para desarrollar las habilidades necesarias de guiado con endoscopio/cámara para su uso en un entorno de entrenamiento laparoscópico tal como un entrenador laparoscópico.

Compendio de la Invención

De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona un sistema para el entrenamiento de guiado con cámara quirúrgica como se indica en la reivindicación 1.

De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, se proporciona un método para entrenar la guiado con cámara quirúrgica como se describe en la reivindicación 11.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista superior en perspectiva de un sistema de entrenamiento según la presente invención que incluye un entrenador y un inserto.

La figura 2 es una vista superior de un inserto para usar con el sistema de entrenamiento de la figura 1. La figura 3 es una vista superior de un inserto alternativo.

Las figuras 4 a 8 son vistas superiores en perspectiva del sistema de entrenamiento de la figura 1.

La figura 9 es una vista superior de un inserto para usar con el sistema de entrenamiento de la figura 1 según la presente invención.

La figura 10 es una vista superior en perspectiva del inserto de la figura 9 ubicado en una base de un entrenador de la figura 1.

Las figuras 11A y 11B son vistas superiores del inserto para usar con el sistema de entrenamiento de la figura 1.

La figura 12 es una vista superior de un inserto para usar con el sistema de entrenamiento de la figura 1. La figura 13 es una vista superior en perspectiva del inserto de la figura 12 ubicado en una base del entrenador de la figura 1.

La figura 14A es una vista superior en perspectiva de un monitor de video de un entrenador de la figura 1 que muestra una parte de un inserto de la figura 12.

La figura 14B es una vista superior en perspectiva del monitor de video de la figura 14A que muestra un objetivo en una posición de BLOQUEO o EXITO con respecto a la pantalla.

La figura 15 es una vista superior en perspectiva de un inserto alternativo para usar con el sistema de entrenamiento de la figura 1.

La figura 16 es una vista superior en perspectiva del inserto de la figura 15 situado sobre una base de un entrenador de la figura 1.

La figura 17 es una vista en sección del inserto de la figura 16 que tiene una abertura.

La figura 18 es una vista superior en perspectiva de un inserto alternativo que no se utiliza con la presente invención.

La figura 19 es una vista superior en perspectiva de un inserto de la figura 18 ubicado sobre una base de un entrenador.

La figura 20 es un esquema del orificio, el objetivo y el origen que ilustra la profundidad de inserción, el ángulo de balanceo, el eje del endoscopio, el ángulo polar y el radio polar en una cuadrícula de coordenadas polares de un sistema según la presente invención.

La figura 21 es un esquema de un endoscopio, ángulo de visión y punto de objetivo en una cuadrícula de coordenadas polares de un sistema según la presente invención.

La figura 22 es un esquema de un endoscopio y un punto de objetivo en una cuadrícula de coordenadas polares de un sistema según la presente invención.

La figura 23 es un esquema de un endoscopio y un punto de objetivo en una cuadrícula de coordenadas polares de un sistema según la presente invención.

La figura 24 es un esquema de un endoscopio en ángulo y un punto de objetivo en una cuadrícula de coordenadas polares de un sistema según la presente invención.

La figura 25A es una vista esquemática superior que ilustra los efectos del ángulo de balanceo sobre la geometría del objetivo usando un endoscopio de cero grados según la presente invención.

La figura 25B es una vista esquemática superior en perspectiva que ilustra los efectos del ángulo de balanceo sobre la geometría del objetivo utilizando un endoscopio de cero grados en un sistema según la presente invención.

La figura 26A es una vista esquemática superior que ilustra los efectos del radio polar en la geometría del objetivo utilizando un endoscopio de cero grados en un sistema según la presente invención.

La figura 26B es un esquema en perspectiva superior que ilustra los efectos del radio polar en la geometría del objetivo utilizando un endoscopio de cero grados en un sistema según la presente invención.

La figura 27A es una vista esquemática superior que ilustra los efectos de la profundidad de inserción en la geometría del objetivo utilizando un endoscopio de cero grados en un sistema según la presente invención. La figura 27B es una vista esquemática superior en perspectiva que ilustra los efectos de la profundidad de inserción en la geometría del objetivo utilizando un endoscopio de cero grados en un sistema según la presente invención.

La figura 28A es una vista esquemática superior que ilustra los efectos del ángulo polar en la geometría del objetivo utilizando un endoscopio de cero grados en un sistema según la presente invención.

La figura 28B es una vista esquemática superior en perspectiva que ilustra los efectos del ángulo polar en la geometría del objetivo utilizando un endoscopio de cero grados en un sistema según la presente invención. La figura 29A es una vista esquemática superior que ilustra los efectos del ángulo de balanceo sobre la geometría del objetivo utilizando un endoscopio de cero grados en un sistema según la presente invención. La figura 29B es una vista esquemática superior en perspectiva que ilustra los efectos del ángulo de balanceo sobre la geometría del objetivo utilizando un endoscopio de cero grados en un sistema según la presente invención.

Las figuras 30 a 32 son alternativas adicionales de ejemplos de insertos para su uso con el sistema de entrenamiento de la figura 1.

La figura 33 es una vista superior de un inserto que no está de acuerdo con la presente invención.

Descripción detallada de la Invención

Volviendo ahora a la figura 1, se muestra un sistema de entrenamiento de guiado con cámara 10 según la presente invención. El sistema 10 incluye un entrenador laparoscópico 12, un laparoscopio 14 y un inserto 16. El sistema 10 es un ejercicio diseñado para la práctica y evaluación de las habilidades de guiado de la cámara laparoscópica usando un laparoscopio de 0 grados o angulado.

El entrenador laparoscópico 12 permite que un aprendiz practique maniobras quirúrgicas complejas en un entorno que es seguro y económico. El entrenador 12 generalmente está configurado para imitar el torso de un paciente, específicamente la región abdominal. El entrenador quirúrgico 10 proporciona un recinto para simular una cavidad corporal 18 que está sustancialmente oculta para el usuario. La cavidad 18 está dimensionada y configurada para recibir tejido simulado o vivo, u órganos modelo o modelos de entrenamiento, así como el inserto 16 de la presente invención. Se accede a la cavidad corporal 18 y al inserto adjunto 16 con el endoscopio 14 a través de uno de la pluralidad de orificios de acceso 20 para ver el inserto 16 ubicado dentro de la cavidad 18. El entrenador quirúrgico 12 es particularmente adecuado para practicar habilidades de guiado con cámara laparoscópica.

Todavía haciendo referencia a la figura 1, el entrenador quirúrgico 12 incluye una cubierta superior 22 conectada y separada de una base 24. Se pueden proporcionar paredes laterales para cubrir y rodear completamente la cavidad 18. La base 24 incluye un bastidor que se extiende hacia arriba desde la superficie inferior dentro de la cavidad 18. El bastidor está configurado para recibir una bandeja (no mostrada) o mantener el inserto 16 en posición. Un ejemplo de entrenador 12 es el SIMSEI® entrenador laparoscópico fabricado por Applied Medical Resources Corporation en California y descrito en la patente norteamericana N.° 8,764,452 incorporada por referencia en su totalidad en la presente memoria.

Volviendo a la figura 2 se muestra un ejemplo de inserto 16. El inserto 16 incluye una superficie superior plana y plana 26 y una superficie inferior dispuesta de manera opuesta 28. El inserto 16 está dimensionado y configurado para ser recibido en el bastidor de la base 24 de un entrenador 12. La superficie superior 26 del inserto 16 incluye una pluralidad de objetivos de guiado 30. Los objetivos 30 son trapezoidales. Cada objetivo 30 incluye un marcador 32 como un número que se muestra en la figura 2. Cada objetivo 30 también puede incluir una línea en la parte inferior del objetivo 30 para indicar qué lado del objetivo 30 es la parte inferior del objetivo 30 para aliviar la confusión en cuanto a la orientación adecuada del objetivo 30. La superficie superior 26 puede incluir opcionalmente además un camino 34 dibujado en la superficie superior 26. El camino 34 incluye una línea y una flecha para indicar la secuencia de objetivos 30 al usuario. El marcador 32 puede ser una palabra, letra, símbolo o imagen como se muestra en la figura 3. El inserto 16 de la figura 3 se puede usar con un conjunto de tarjetas flash que tienen un conjunto correspondiente de símbolos o imágenes como se muestra en el inserto 16. El instructor puede luego sacar una tarjeta de una pluralidad de tarjetas y el usuario intentaría ubicar el símbolo/imagen en el inserto 16 con el endoscopio mostrando el símbolo/imagen en la pantalla. La superficie inferior 28 del inserto 16 se puede proporcionar con otro patrón o disposición de objetivos 30 que sea diferente del que se encuentra en la superficie superior 26, de modo que el inserto 16 se pueda voltear para una disposición diferente de objetivos 30. Cada objetivo 30 es un cuadrilátero, cada cuadrilátero tiene un lado superior 40a, un lado inferior 40b, un lado izquierdo 40c y un lado derecho 40d formando un trapezoide y, en particular, un trapezoide isósceles. Los objetivos 30 están configurados para ser utilizados con un endoscopio/cámara particular 14. El inserto 16 se coloca sobre la base 24 del entrenador 12 como se muestra en la figura 1. Los lados del inserto 16 pueden incluir escotaduras para ayudar a colocar el inserto 16 en el entrenador 12.

El endoscopio 14 está configurado para capturar una imagen en su extremo distal y mostrar la imagen en un monitor de video 36 que tiene una pantalla 38 para que el usuario vea la imagen de video en vivo capturada continuamente mientras el endoscopio 14 se manipula con el fin de practicar la guiado laparoscópica de la. cámara . La figura 4 ilustra el inserto 16 de la figura 2 insertado en el entrenador 12 y colocado plano sobre la base 24 como se muestra en la figura 1. El endoscopio 14 se inserta en un orificio 20 y se manipula a mano. La pantalla 38 muestra el campo de visión capturado por el endoscopio 14 en un momento dado. Como puede verse en la figura 4, el extremo superior del inserto 16 de la figura 2 se muestra en el monitor de video 36 con el primer objetivo 30a, el segundo objetivo 30b y el tercer objetivo 30c visibles en la pantalla 38. El usuario tiene el objetivo de mostrar secuencialmente el primer objetivo 30a seguido del segundo objetivo 30b seguido por el tercer objetivo 30c y así sucesivamente a lo largo de una secuencia si se prescribe un camino 34, marcadores 32 u otros medios. En la figura 4, la secuencia de objetivos 30 se indica al usuario mediante los marcadores numéricos 32a, 32b y 32c previstos en cada objetivo 30. El objetivo para el usuario es no solo traer los objetivos 30 secuencialmente a la vista, sino también, como un nivel agregado de dificultad, traer cada objetivo 30 a la vista de modo que un objetivo 30 llene la pantalla 38, un objetivo 32 a la vez. Además, el objetivo aumenta en dificultad al requerir que el endoscopio 14 sea manipulado para traer el lado superior 40a del objetivo 30 paralelo y/o congruente con el lado superior de la pantalla cuadrilátera/rectangular 38, el lado inferior 40b del objetivo cuadrilátero/rectangular 30 paralelo y/o congruente con el lado inferior de la pantalla cuadrilátera/rectangular 38, el lado izquierdo 40c del objetivo cuadrilátero/trapezoidal 30 paralelo y/o congruente con el lado izquierdo de la pantalla cuadrilátera/rectangular 38, y/o el lado derecho 40d del objetivo cuadrilátero paralelo y/o congruente con el lado derecho de la pantalla cuadrilátera 38 de modo que todo el primer objetivo 30a llene la pantalla 38 definiendo una posición de "BLOQUEO" como se muestra en la figura 6. Si sólo se alinea un lado, por ejemplo, es posible entonces que todo el objetivo no llene toda la pantalla 38 y esto puede ser ciertamente una meta en una variación. La figura 5 es una posición intermedia que requiere que se aumente la profundidad de inserción del endoscopio 14 para acercar a la vista el objetivo 30 como se muestra en la figura 6. La posición de BLOQUEO es evaluada fácil y visualmente por un evaluador. Para ayudar en la evaluación, se pueden proporcionar bordes, líneas u otros colores o contrastes de color.

Desde la posición de BLOQUEO, el usuario moverá el endoscopio 14 al siguiente objetivo 30. En el presente ejemplo, el siguiente objetivo 30 es el segundo objetivo 30b que lleva el marcador numérico 32b, que es el número 2. El usuario puede reducir la profundidad de inserción del endoscopio 14 tirando del endoscopio 14 en la dirección proximal para lograr una vista en la pantalla 38 como se muestra en la figura 7 en el que el primer objetivo 30a y el segundo objetivo 30b están dentro del cuadro definido por la pantalla 38. Una flecha punteada del camino de secuencia 34 también es visible entre los dos objetivos 30a, 30b. El camino 34 ayuda al usuario proporcionando una pista de la dirección del siguiente objetivo 30b, ya que solo una parte del camino 34 puede ser visible en un momento dado debido al campo de visión limitado de la cámara. El usuario mueve el endoscopio 14 para llevar el segundo objetivo 30b a una posición de BLOQUEO como se describió anteriormente. La figura 8 ilustra el segundo objetivo 30b que está ligeramente torcido con respecto al lado superior 40a, el lado izquierdo 40c y el lado derecho 40d en el extremo superior del segundo objetivo 30b. El ejercicio insta al usuario a manipular el endoscopio 14 para llevar el segundo objetivo 30b a una posición de BLOQUEO más perfecta o el evaluador puede deducir falta de precisión. El usuario continuará buscando cada objetivo 30 de acuerdo con la secuencia presentada al usuario por medio de un marcador 32 y/o camino 34. Al pasar del primer objetivo 30a al segundo objetivo 30b como se muestra en las figuras 6-8, el usuario puede tener que girar el endoscopio 14 sobre su eje longitudinal y cambiar el ángulo del eje del endoscopio 14 en relación con el orificio de inserto 20 de la cubierta superior 22. Por lo tanto, los dos movimientos, de rotación y angular, están codificados en la disposición de los objetivos primero y segundo 30a, 30b entre ellos, lo que permite ventajosamente que el sistema enseñe una secuencia particular de movimientos que pueden aplicarse a una intervención quirúrgica particular o una combinación de movimientos que se encuentran en una cirugía, o una combinación de movimientos que varían en dificultad con fines de entrenamiento, o simplemente para enseñar ciertas combinaciones de movimientos. La combinación de uno o más movimientos no solo se codifica entre dos objetivos adyacentes 30, sino también entre múltiples objetivos 30 o la totalidad de los objetivos 30 en el inserto 16.

Por ejemplo, con particular referencia a las figuras 9-11, se muestra un inserto 16 para usar con la presente invención, que tiene una disposición de una pluralidad de objetivos 30 impresos en la superficie superior 26. En esta variación, cada objetivo 20 tiene al menos dos lados opuestos que son paralelos y dos lados opuestos que forman un ángulo con respecto a los otros dos lados. El inserto 16 se muestra plano sobre la base 24 del entrenador 12 en la figura 10. El inserto plano 16 puede incluir contornos y escotaduras 42escotaduras 42 de modo que el perímetro interactúe con las características que se encuentran en la base 24 del entrenador 12, como se puede ver en la figura 10. Las escotaduras 42escotaduras 42 y el tamaño del inserto 16 coinciden estrechamente con la forma de la base 24 o un bastidor de la base 24 de modo que hay poco o ningún espacio para que el inserto 16 se mueva con respecto a la base 24. Hay una orientación única del inserto 16 basada en las escotaduras 42escotaduras 42 que permite que el inserto 16 se asiente plano sobre la base 24 del entrenador 12 y en esta posición, no hay espacio para que el inserto 16 se deslice hacia delante/detrás o de lado a lado. Es importante para la funcionalidad del inserto 16 con respecto al entrenador 12 que los objetivos 30 estén en una ubicación específica con respecto a un orificio específico 20 a través del cual se inserta el endoscopio 14 en el entrenador 12. El endoscopio 14 no se puede quitar y se inserta en otro orificio diferente 20 en el entrenador 12 y continúa con el mismo inserto 12 como un ejercicio de guiado con cámara mientras las geometrías del objetivo 30 se establecen con respecto a una ubicación de orificio particular en relación con el entrenador y el inserto. En esencia, cada inserto 20 se personaliza según la ubicación y la distancia del orificio de inserto 20 en el entrenador que se va a usar para que la geometría óptica permanezca correcta al alinear los objetivos 30 en la pantalla 38. Si el inserto 16 no está en la ubicación correcta dentro de la base 24 del entrenador, o se usa el orificio de endoscopio 20 incorrecto, los objetivos 30 no se alinearán con los lados de la pantalla 38 como se pretende para una posición de BLOQUEO.

La figura 11A ilustra un primer ejemplo de una secuencia de objetivos 30 definidos por marcadores 32 y una primera camino 34 indicado por una serie de flechas interconectadas. La figura 11B ilustra una segunda secuencia de objetivos definida por un segundo camino 34 indicado por una serie de flechas. Los objetivos 30 son del mismo tamaño y forma y están en la misma posición en las figuras 11A y 11B; sin embargo, al cambiar la secuencia a través de la cual el usuario mueve el endoscopio indicado por los marcadores numéricos 32 numerados del 1 al 11, el camino 34 que el usuario sigue como camino de meta 34 en el ejercicio puede diseñarse para que sea más o menos difícil o específicamente entrenar al usuario en un tipo particular de movimiento de cámara. Cada movimiento entre objetivos 30 puede diseñarse con una intención específica. Por ejemplo, un movimiento de un objetivo a otro puede requerir solo un cambio en la profundidad de inserción de la cámara o en cualquier otro de los parámetros discutidos a continuación, o un movimiento entre objetivos puede requerir un cambio en varios o en todos los parámetros posibles de posición de la cámara. Por ejemplo, en la primera secuencia mostrada en la figura 11A, el movimiento del objetivo 6 al objetivo 7 requiere la rotación del endoscopio 14 alrededor de su eje longitudinal y el aumento de la profundidad de inserción; mientras que, moverse del objetivo 6 al objetivo 7 en la figura 11B requiere cambiar el ángulo polar. El tamaño y la posición de los objetivos 30 combinados con la secuencia asignada a ellos define un camino de movimiento específico. Los objetivos 30 pueden diseñarse de tal manera que obliguen al usuario a mover la cámara de una manera específica que se corresponda con el movimiento de la cámara para una intervención quirúrgica específica o para un nivel de dificultad específico. No es necesario definir la secuencia para que esté en un órgano numérico y se puede llamar a una secuencia aleatoria de números para sorprender al usuario y agregar a la práctica una dimensión de entrenamiento adicional.

Volviendo ahora a las figuras 12-14, se muestra otro inserto 16 para usar con la presente invención que tiene una pluralidad de objetivos 30 impresos en la superficie superior 26. En esta variación, no hay marcadores 32, tales como números/letras, para indicar un camino 34 o secuencia de objetivos 30 a seguir. Sin embargo, el inserto 16 incluye una capa intercambiable transparente que tiene una secuencia de caminos de números o una capa laminada no removible unida a la superficie superior 26 que permite usar un marcador de borrado en seco para escribir marcadores 32 o dibujar un camino 34 en el inserto. 16. La camino 34 se puede marcar para simular una intervención quirúrgica específica. La figura 13 ilustra el inserto de la figura 12 ubicado dentro de la cavidad 18 de un entrenador 12. La figura 14A ilustra un monitor de video 36 con una pantalla 38 que muestra el campo de visión capturado por un endoscopio 14 para incluir una parte de la pluralidad de objetivos 30 en el inserto 16 de la figura 12. La figura 14B ilustra una posición de BLOQUEO en la que un objetivo 30 se ajusta dentro del cuadro de la pantalla 38 de manera que los lados del objetivo 30 casi coinciden con los lados de la pantalla 38 y son paralelos a ellos. Todas las geometrías de objetivos bidimensionales impresas en el inserto 30 aparecerán rectangulares para coincidir con la forma rectangular de la pantalla cuando el endoscopio esté en la posición codificada con respecto al inserto/entrenador. Las geometrías de los objetivos 30 no son rectangulares sino trapezoidales en el inserto y en la pantalla hasta que se logra una posición de BLOQUEO.

Volviendo ahora a las figuras 15-17, se muestra otra variación del inserto 16 para su uso con la presente invención. El inserto 16 es una combinación de dos insertos 16a, 16b apilados uno encima del otro. El inserto 16 incluye una primera capa 16a de objetivos preimpresos 30 apilados de manera separada por encima de una segunda capa 16b de objetivos preimpresos 30. El primer inserto 16a está ubicado a cierta distancia por encima del segundo inserto 16b. El primer inserto 16a incluye al menos una abertura 44 para proporcionar acceso al segundo inserto subyacente 16b. La al menos una abertura 44 está dimensionada y configurada para permitir que un endoscopio pase a través del primer inserto 16a para observar los objetivos 30 ubicados en el segundo inserto 16b. El primer inserto 16a oscurece ventajosamente los objetivos 30 en el segundo inserto 16b, aumentando así la dificultad para realizar los ejercicios de guiado con cámara. Además, como se representa en las figuras 15-17, pero aplicable a cualquier variación descrita en la especificación, cada objetivo 30 incluye un borde exterior 30a que define un primer objetivo 30a y un borde interior 30b que define un segundo objetivo 30b. Por lo tanto, el inserto 16 proporciona ventajosamente al usuario variaciones de práctica adicionales para crear una posición de BLOQUEO con respecto al borde interior 30b y/o borde exterior 30a y, por lo tanto, practicar el control de la profundidad de inserción. Además, las figuras 15-17 ilustran objetivos 30 de dos colores diferentes, tales como un color amarillo más claro y un color azul más oscuro. Los colores pueden estar en el borde interior 30b, el borde exterior 30a, el interior del borde interior 30b o el exterior del borde exterior 30b. El objetivo de una instrucción puede ser obtener posiciones de BLOQUEO con todos los objetivos 30 del mismo color o alternar entre objetivos de diferente color. El contraste de color entre el primer objetivo 30a y el segundo objetivo 30b también facilita la determinación de una posición de BLOQUEO para el evaluador. Como puede verse en las figuras 15 a 17, los objetivos superpuestos 30 son claramente visibles como resultado del uso de diferentes colores. Más objetivos 30 pueden encajar en el inserto 16 de forma superpuesta.

Volviendo ahora a las figuras 18-19, se muestra otra variación del inserto 16 que no está de acuerdo con la presente invención. En esta variación, el inserto 16 incluye una base 46 que soporta una pluralidad de objetivos 30 que están impresos en al menos una superficie de una forma tridimensional 48. La forma 48 puede tener cualquier forma adecuada en la que al menos una de las superficies de la forma es plana y/o cuadrilátera. Las formas/cajas 48 están anguladas con respecto a la base 46 y, en particular, la superficie cuadrilátera/rectangular está angulada y posicionada con respecto a la base 46 para lograr el posicionamiento espacial deseado para entrenar al operador del endoscopio. De la misma manera que se describió anteriormente, el operador del endoscopio manipulará el endoscopio 14 de modo que el objetivo rectangular 30 que se ve en la pantalla se alinee con el cuadro de la pantalla para lograr una posición de BLOQUEO. Una o más cajas 48 pueden incluir una abertura 44 dimensionada y configurada para proporcionar acceso para que el endoscopio 14 pase a través de la abertura 44 y vea al menos un objetivo adicional 30c impreso dentro de la caja 48. El exterior de la caja 48 puede estar provisto de objetivos concéntricos 30a, 30b en los que un primer objetivo 30a está definido por un borde exterior y un segundo objetivo 30b está definido por un borde interior. También se pueden proporcionar objetivos concéntricos en una superficie interna dentro de la caja 48. Los objetivos pueden incluir colores como se discutió anteriormente. Las dimensiones del objetivo están diseñadas para que coincidan con la relación de aspecto de la cámara y la imagen tal como se ve en la pantalla del entrenador. Por lo tanto, cuando el endoscopio apunta a una caja y se inserta a la profundidad correcta, y el ángulo de giro del laparoscopio es correcto, el borde coloreado de la caja se alineará con los bordes de la pantalla del entrenador. Para proporcionar más entrenamiento sobre el cambio de profundidad de la cámara, una o más cajas 48 pueden estar provistas de una abertura 44. La abertura 44 se muestra en las figuras para estar en el mismo lado de la caja 48 con los objetivos exteriores 30; sin embargo, la abertura se puede proporcionar en cualquiera de los lados de la forma tridimensional. Se proporciona uno o más objetivos interiores 30c a los que se puede acceder a través de la abertura 44. Los objetivos interiores 30c pueden disponerse para requerir que el usuario cambie el ángulo de giro de la cámara y la profundidad de inserción en relación con uno o más objetivos 30a, 30c en el exterior de la caja 48. Esta disposición lleva a los usuarios a ajustar la profundidad de inserción de la cámara además del ángulo de giro de la cámara para llevar el objetivo interior 30c a la posición/orientación de BLOQUEO correcta. Además, los objetivos interiores 30c pueden diseñarse para trabajar específicamente con un endoscopio en ángulo en el que los objetivos 30c pueden ubicarse en las paredes laterales de la caja y no solo en la pared trasera/inferior. Al asignar una secuencia numerada específica a los objetivos 30, se define un camino de movimiento específico para el usuario. El nivel de dificultad aumenta con los objetivos interiores que requieren una manipulación del endoscopio sustancialmente dentro de los límites de la caja. La evaluación puede automatizarse, por ejemplo, detectando la calidad de la alineación del objetivo y proporcionando información al usuario, por ejemplo, mediante la iluminación del cuadro de la pantalla con colores significativos.

Cada objetivo 30 se corresponde con una posición de cámara única y específica que está definida por cuatro variables. Las cuatro variables que definen la posición de la cámara incluyen (1) profundidad de inserción, (2) ángulo de balanceo, (3) radio polar y (4) ángulo polar. Además, la pluralidad de objetivos está dispuesta en una secuencia de objetivos consecutivos en la que la secuencia está marcada con letras o números. Al proporcionar un inserto que tiene una disposición o una colección de una pluralidad de objetivos que se basan en las cuatro variables antes mencionadas, y al asignar a los objetivos creados una secuencia específica, se crea un camino de movimiento único y específico para que el usuario guíe con la cámara del endoscopio. Esta vía de movimiento se puede diseñar para imitar movimientos de cámara clínicamente relevantes de diversa complejidad y dificultad. El ejercicio se puede adaptar a un nivel de habilidad particular para la práctica general o a una intervención quirúrgica particular para una práctica más específica.

El inserto de entrenamiento de habilidades de guiado de la cámara o el uso con la presente invención es una herramienta eficaz para enseñar a los nuevos cirujanos cómo guiar un laparoscopio u otra cámara dentro de un paciente. El usuario puede practicar el movimiento de la cámara para colocar los objetivos a la vista del monitor de tal manera que se pueda evaluar objetivamente el posicionamiento adecuado de cada objetivo, así como la secuencia adecuada de objetivos y la velocidad a la que se logra el posicionamiento adecuado, y los objetivos especificados completados secuencialmente. La plataforma de habilidades de guiado con cámara es un ejercicio simple y pasivo que permite a los usuarios practicar las habilidades de guiado con cámara sin simulación por ordenador, y que también podría ser utilizada por un instructor para evaluar de manera fácil y rápida el progreso y la competencia del usuario. Por ejemplo, se demuestra competencia si el usuario puede guiar con éxito a través de la secuencia de objetivos dentro de un límite de tiempo determinado.

El inserto codifica un conjunto específico de movimientos de cámara en un medio visual bidimensional. Cada objetivo captura las cuatro variables que definen la posición de la cámara (profundidad de inserción, ángulo de balanceo, radio polar, ángulo polar) para que haya un conjunto único de estas variables que alineará el borde del objetivo con los bordes de la pantalla del entrenador. Luego se define un conjunto específico de objetivos de tal manera que el movimiento de cada objetivo específico al siguiente captura un movimiento deseado que tiene relevancia educativa o en la formación clínica. La alineación de los bordes de los objetivos con los bordes de la pantalla del entrenador le da al instructor una indicación visual clara de que se ha alcanzado una orientación específica de la cámara. El ejercicio se considera pasivo porque no hay un sistema/software de evaluación electrónico activo, simulación por ordenador, realidad virtual para indicar el éxito de la colocación del endoscopio.

En uso, un laparoscopio 14 se dirige a un inserto 16 ubicado dentro de una cavidad 18 del entrenador 12. El laparoscopio 14 captura una imagen de al menos una parte del inserto 16 y la muestra en el monitor de video 36. El inserto 16 incluye una pluralidad de objetivos 30 dispuestos en el inserto 16 que son visibles en la imagen de la pantalla de video 38. El posicionamiento del laparoscopio en el espacio tridimensional de la cavidad con respecto al inserto 16 creará la imagen específica en la pantalla de video 38. Cuando el laparoscopio 14 se mueve en el espacio tridimensional de la cavidad 18, cambiará la imagen bidimensional. El usuario selecciona uno de la pluralidad de objetivos 30 y el laparoscopio 14 se mueve en el espacio tridimensional de la cavidad 18 hasta que el objetivo seleccionado 30 aparece para llenar la pantalla de video 38 de manera que el perímetro del objetivo seleccionado 30 queda alineado con respecto a uno o más marcadores conectados al monitor de video 36. El marcador puede ser el perímetro/cuadro de la pantalla 38 del monitor de video 36 o al menos un lado del perímetro/cuadro de la pantalla de visualización. El posicionamiento del laparoscopio 14 es tal que el objetivo seleccionado 30 está alineado con uno o más marcadores/perímetro/cuadro. En particular, al menos uno de los lados del objetivo 30 está alineado con al menos uno de los lados del marcador o todos los lados del objetivo 30 están alineados con todos los lados del marcador/perímetro/cuadro.

El inserto 16 usa una serie de objetivos 30 para guiar al usuario a través de una secuencia específica de movimientos con la cámara con el fin de entrenar las habilidades de guiado de la cámara. La cámara se inserta a través de un orificio 20 en un entrenador laparoscópico 12 y los objetivos 30 se colocan en un inserto 16 que encaja dentro del entrenador 12.

Los objetivos 30 en cuestión son cuadriláteros/trapezoides que, vistos desde la orientación correcta con el laparoscopio, se alinearán perfectamente con los bordes de la pantalla del entrenador. Los movimientos de un objetivo a otro pueden incluir uno o más de cambiar la profundidad de inserción, cambiar el ángulo polar, cambiar el radio polar y cambiar el ángulo de balanceo de la cámara del laparoscopio.

Se proporcionan uno o más objetivos 30 sobre un material de sustrato plano. El uno o más objetivos 30 se imprimen o adhieren sobre el sustrato.

En una variación, la trayectoria del movimiento está predeterminada por la disposición secuencial de los objetivos en el sustrato. La secuencia particular se da a conocer al usuario colocando números, símbolos, letras y similares en los objetivos o usando colores, o conectando los objetivos con líneas dibujadas en el inserto. En la práctica, se requiere que el usuario siga el camino de movimiento predeterminado para completar con éxito el ejercicio. Se selecciona una pluralidad de ubicaciones a lo largo del camino de movimiento deseado y se proporciona un objetivo único en cada ubicación. Para cada ubicación a lo largo del camino de movimiento, se construye un objetivo único. El movimiento secuencial a través de los objetivos captura la intención del diseño original con respecto al camino de movimiento conceptual para un objetivo o resultado clínico/educativo en particular.

Al crear y disponer los objetivos 30 de tal manera que se requiera una orientación de cámara específica para que los bordes del objetivo se alineen con la pantalla del entrenador, se pueden diseñar explícitamente caminos de movimiento de objetivo a objetivo que el usuario sigue. Dado que los objetivos 30 están definidos por cuatro parámetros que también se pueden usar para definir explícitamente una orientación particular de la cámara, el movimiento de un objetivo a otro define explícitamente un camino de movimiento particular para la cámara. Estos movimientos pueden incluir cambios en cualquiera de las cuatro variables y/o una combinación de las cuatro variables que definen la orientación de la cámara. En otras palabras, cada objetivo representa la realización de una orientación de cámara única y completamente definida. Luego, un camino de movimiento puede definirse completamente mediante un conjunto de orientaciones de cámara completamente definidas que se han codificado en una serie de objetivos correspondientes.

La indicación visual de los bordes del objetivo alineados con los bordes de la pantalla define un EXITO, que es un evento de guiado de cámara exitoso. El tiempo transcurre hasta que el usuario logra un EXITO y se puede medir y puntuar con fines de evaluación. El EXITO visual le da al instructor una base para realizar evaluaciones del progreso y la competencia de un usuario. Además, el EXITO proporciona al usuario un objetivo de guiado definido. Antes de la presente invención, no había ningún marcador de evaluación objetivo para el entrenamiento de habilidades de guiado con cámara. Mientras que las personas pueden guiar una cámara en "estilo libre" utilizando modelos de órganos, pacientes vivos, cadáveres, etc., no existe una forma objetiva de medir y evaluar el rendimiento de la guiado de la cámara. Por el contrario, la presente invención, cuando se utiliza para la evaluación, se basa en el juicio del instructor para determinar cuándo los bordes del objetivo se han alineado adecuadamente con el borde de la pantalla. La inserción y el ejercicio de habilidades según la presente invención están diseñados para facilitar la evaluación objetiva de diversos requisitos de aprendizaje de la guiado con cámara, incluida la capacidad de mantener o ajustar la orientación de la cámara, la profundidad de inserción adecuada, la guiado a través de una secuencia, etc.

Volviendo ahora a la figura 20, se ilustra un esquema de las cuatro variables de entrada. La figura 20 muestra el punto del orificio 52 a través del cual se inserta un laparoscopio y un punto de objetivo 50 en el inserto 16 junto con las cuatro variables (profundidad de inserción, ángulo de balanceo, radio polar, ángulo polar) que se utilizan en el ejercicio de guiado de la cámara de la presente invención para definir una orientación específica de la cámara. Los objetivos 30 se construyen con base en esta geometría. El punto de objetivo 50 puede ser cualquier punto del inserto plano 16 o puede ser un punto clínicamente relevante que tenga importancia anatómica/quirúrgica. Los órganos pueden mapearse en el inserto plano y un punto de objetivo particular 50 puede corresponder con la ubicación del hígado, por ejemplo. El punto de objetivo 50 en las figuras es el centro del último objetivo 30 que se dibujará en el inserto 16. También se muestra el origen 54 del sistema de coordenadas polares utilizado para el ángulo polar y el radio polar. Si se emplean coordenadas cartesianas, se puede utilizar el mismo origen 54. El origen 54 normalmente se ubica en el plano 58 del inserto 16. En una variación, el origen 54 se ubica directamente debajo del punto de acceso 52.

Volviendo ahora a la figura 21, se muestra un laparoscopio 14 insertado en el punto del orificio 52. El laparoscopio 14 incluye un eje de endoscopio longitudinal 56. El punto de orificio 52 está fijo con respecto al inserto ubicado debajo del punto de orificio 52 dando al laparoscopio cuatro grados de libertad de movimiento. En particular, si el inserto 16 define un plano X-Y con el eje Z perpendicular, el laparoscopio 14 tiene una envolvente giratoria que incluye la inclinación de lado a lado en el eje X y la inclinación hacia adelante y hacia atrás en el eje Y para definir un espacio de trabajo cónico que tiene dos grados de libertad de movimiento con el punto de acceso 52 actuando como punto de apoyo. El tercer grado de movimiento es la traslación del endoscopio hacia arriba y hacia abajo a lo largo del eje Z, como se proporciona al trasladar el endoscopio a lo largo de su eje longitudinal a través del punto de inserto/orificio 52. El cuarto grado de libertad de movimiento es la rotación del endoscopio sobre su eje longitudinal, tal como al girar el endoscopio a la izquierda y a la derecha en el eje Z. El laparoscopio no puede moverse hacia la izquierda y hacia la derecha en el eje X y también está restringido para moverse hacia adelante y hacia atrás en el eje Y porque está fijo el punto del orificio. Es decir, el punto de acceso 52 no se mueve y, por lo tanto, el endoscopio en el apoyo no se mueve.

En la figura 21, el laparoscopio 14 se dirige al punto de objetivo 50 de manera que el punto de objetivo 50 es un punto en el eje del endoscopio 56. El campo de visión está representado por un cono 60. El objetivo final 30 que está impreso en el inserto 16 es una representación bidimensional de una orientación particular de la cámara del laparoscopio en la que el punto de objetivo 50 está en el eje del endoscopio 56. La orientación particular de la cámara del laparoscopio corresponde a un punto virtual de objetivo 62 que se encuentra en un plano 64 que es perpendicular al eje del endoscopio 56 como puede verse en las figuras 21-23. El punto de objetivo virtual 62 puede corresponder a un punto en un objeto virtual por encima del plano de inserto 58. Por ejemplo, el objeto virtual podría ser una vesícula biliar con el punto de objetivo virtual 62 siendo el centro de la vesícula biliar y el plano 64 perpendicular al eje de endoscopio 56 siendo el plano de visión más óptimo desde una perspectiva quirúrgica. La profundidad de inserción se define moviendo el endoscopio 14 a lo largo del eje de endoscopio 56. En algunos casos, el operador de la cámara puede tener que tirar del endoscopio 14 proximalmente para que el extremo distal del endoscopio capture un campo de visión más grande con fines de exploración o espacio para instrumentación. Por lo tanto, el punto de objetivo 50 y la profundidad de inserción se definen con fines clínicos o para proporcionar variedad en los ejercicios de entrenamiento. La forma del plano virtual 64 tiene un perímetro 66 o límite 66 definido que corresponde a la relación de aspecto del sensor de la cámara. La relación de aspecto de la cámara puede ser la misma que la relación de aspecto del monitor de vídeo 36, pero a veces no lo es. Si la relación de aspecto es diferente, la relación de aspecto del monitor 36 se usa para definir el límite/perímetro 66. El plano 64 que es perpendicular al eje de endoscopio 56 y, en particular, el límite/perímetro 66 en forma de plano 64 que es perpendicular al eje de endoscopio 56 tiene una proyección sobre el plano de inserto 58. Es esta proyección la que define el objetivo 30 impreso en el plano de inserto 58 como puede verse en la figura 23. La proyección que forma el objetivo 30 tiene líneas de perímetro en ángulo en el inserto 16 que, cuando se ve en una posición de BLOQUEO descrita anteriormente, tendrá líneas de perímetro que son perpendiculares para coincidir con la pantalla. Un punto de objetivo que coincida con el origen tendrá un objetivo 30 con líneas perpendiculares en el inserto. En una variación, el plano de inserto 58 es un plano horizontal que corresponde a la base 24 del entrenador 12. El plano de inserto 58 también se puede definir como el plano que es perpendicular a la línea que contiene el punto de orificio 52 y el origen 54. Todos los objetivos 30 para un inserto particular se compilan en una sola imagen, que se imprime a escala y se coloca en el entrenador con cada objetivo que tiene una orientación de cámara específica y completamente definida que alineará el borde del objetivo con el borde exterior de la pantalla como se describió arriba. Pueden crearse/imprimirse diferentes insertos 16 para usar en el cálculo con un orificio de inserto 20 y un punto de orificio 52 diferentes. Además, las insertos 16 pueden modificarse para utilizar otras cámaras y endoscopios laparoscópicos, reconfigurando el diseño del objetivo en función de la relación de aspecto de cámara/monitor.

Las figuras 21-23 ilustran un endoscopio de cero grados 14 y la figura 24 ilustra un esquema para un endoscopio en ángulo 68. El proceso y los cálculos para crear objetivos son los mismos que los descritos para un endoscopio en ángulo, excepto que en lugar de usar el eje longitudinal 56 del endoscopio como en un endoscopio de ángulo cero 14, se usa el eje angulado 70. El eje angulado 70 es perpendicular al plano de la lente del endoscopio angulado 68. Las mismas cuatro variables de entrada definen completamente la geometría del objetivo. Sin embargo, el ángulo de balanceo tiene un mayor efecto sobre la geometría del objetivo cuando se usa un endoscopio en ángulo, como se puede ver en la figura 25. La figura 25 muestra el efecto espectacular que tiene el ángulo de balanceo sobre la geometría del objetivo cuando se usa un endoscopio en ángulo con referencia al lado superior 40. Las insertos 16 con aberturas 44 que proporcionan acceso a objetivos de segundo nivel 30c son particularmente adecuados para usar con un endoscopio en ángulo porque imitan las condiciones que se encuentran a menudo durante la cirugía en la que el operador de la cámara debe usar el endoscopio en ángulo para visualizar estructuras anatómicas que serían imposibles de ver con un endoscopio de cero grados. Por lo tanto, la presente invención también proporciona una plataforma de ejercicio eficaz para practicar la guiado con cámara con un endoscopio en ángulo en situaciones anatómicas difíciles.

La figura 26 ilustra la diferencia entre objetivos 30 que tienen un radio polar diferente siendo constantes la profundidad de inserción, el ángulo de balanceo y el ángulo polar. Debido a esto, estos objetivos 30 llevan al usuario a cambiar únicamente el radio polar del endoscopio 14 como se muestra en las figuras.

La figura 27 ilustra la diferencia entre objetivos 30 que tienen una profundidad de inserción diferente siendo constantes el radio polar, el ángulo de balanceo y el ángulo polar. Debido a esto, estos objetivos 30 llevan al usuario a practicar únicamente cambiando la profundidad de inserción del endoscopio 14 pasando por los pasos 1 -3 como se muestra en las figuras.

La figura 28 ilustra la diferencia entre objetivos 30 que tienen un ángulo polar diferente siendo constantes la profundidad de inserción, el ángulo de balanceo y el radio polar. Debido a esto, estos objetivos 30 llevan al usuario a practicar únicamente el cambio del ángulo polar del endoscopio 14 pasando por los pasos 1-3 como se muestra en las figuras.

SOLICITUD PRINCIPAL

La figura 29 ilustra la diferencia entre objetivos 30 que tienen un ángulo de balanceo diferente siendo constantes la profundidad de inserción, el radio polar y el ángulo polar. Debido a esto, estos objetivos 30 llevan al usuario a practicar únicamente cambiando el ángulo de balanceo del endoscopio 14 como se muestra en las figuras.

Volviendo a las figuras 30-32, se muestran otras variaciones de un inserto 16 según la presente invención. El inserto 16 incluye una superficie superior plana y plana 26 y una superficie inferior 28 dispuesta de manera opuesta. El inserto 16 tiene el tamaño y la configuración para ser recibido en el bastidor de la base 24 de un entrenador 12. La superficie superior 26 del inserto 16 incluye una pluralidad de objetivos de guiado 30. Los objetivos 30 se muestran como cuadriláteros, en particular, trapezoides y, más en particular, trapezoides isósceles.

Cada objetivo 30 incluye un marcador de secuencia 32 tal como un número. El marcador de secuencia 32 indica el orden secuencial en el que los objetivos 30 deben ser puestos a la vista de la cámara y alineados con la pantalla. En conjunto, la secuencia de objetivos 30 indicada por el marcador de secuencia 32 en combinación con el tamaño, la forma y la orientación de cada objetivo 30 puede tener importancia clínica además de importancia en el entrenamiento. Por ejemplo, el tamaño variable de cada objetivo 30 ayuda al usuario a entrenar habilidades de acercamiento y alejamiento de la cámara; mientras que la secuencia de objetivos múltiples 30 puede ser un camino definido por una intervención quirúrgica específica.

Cada objetivo 30 también puede incluir un marcador de orientación adicional. En las figuras 30-32, el número 32 ubicado dentro del objetivo 30 sirve como indicador de secuencia entre múltiples objetivos 30 y como marcador de orientación para cada objetivo individual 30. El marcador de orientación indica al usuario cómo orientar el objetivo 30 con respecto a la visualización de la pantalla. Por ejemplo, se requiere que el usuario oriente el número con el lado derecho hacia arriba de manera que el número sea legible y que el número no esté al revés. Otro ejemplo de un marcador de orientación es una línea de cierto grosor significativo ubicada en la parte inferior del objetivo 30 para indicar qué lado del objetivo 30 es la parte inferior del objetivo 30, por ejemplo, para alinearse con la parte inferior de la pantalla, para aliviar la confusión en cuanto a la orientación adecuada del objetivo 30. El marcador de orientación muestra la orientación que debe tener el usuario cuando se enfoca en un objetivo individual.

La superficie superior 26 también puede incluir opcionalmente un marcador de dirección 34, también llamado marcador de camino 34. Un ejemplo de un marcador de dirección 34a es una línea y una flecha dibujadas en la superficie superior 26. La línea y la flecha están ubicadas entre dos objetivos adyacentes 30. Cuando el usuario se aleja con la vista de la cámara, la base de la flecha se volverá visible para el usuario, momento en el que el usuario sabrá que debe seguir la flecha hasta el siguiente objetivo 30 en la secuencia. También se puede proporcionar al usuario un marcador de dirección secundario 34b. Un ejemplo de un marcador de dirección secundario 34b es una muesca o discontinuidad en el borde lateral de un objetivo 30. La muesca o discontinuidad tiene forma de flecha y aparece como una extensión que se aleja de un objetivo o una muesca con forma de flecha hacia el objetivo 30. El marcador de dirección secundario 34b proporciona al usuario una dirección para mover la cámara después de la alineación del objetivo 30 con el cuadro de pantalla. El marcador de dirección secundario 34b proporciona al usuario una notificación de la dirección de la secuencia sin alejarse demasiado con la cámara, como puede ser el caso con un marcador de dirección que comprende una flecha ubicada entre dos objetivos adyacentes 30. El marcador de camino/dirección 34 también indica al usuario la secuencia de objetivos 30. La línea discontinua del marcador de dirección 34 también guía la dirección de rotación. El marcador de orientación 32 también puede ser una palabra, letra, símbolo o imagen que el usuario sabrá cómo orientar con el lado derecho hacia arriba dentro del cuadro de pantalla. La secuencia de objetivos 30 puede determinarse con un conjunto de tarjetas flash ordenadas o aleatorias que tengan un conjunto correspondiente de símbolos, palabras o imágenes como se muestra en los objetivos 30. El instructor puede sacar una tarjeta de una pluralidad de tarjetas y el usuario intentará entonces ubicar el símbolo/imagen en el inserto 16 con el endoscopio poniendo el símbolo/imagen a la vista en la pantalla. En una variación, los símbolos/imágenes en los objetivos 30 se correlacionan con la anatomía con respecto a su ubicación relativa en el inserto.

Como se describió anteriormente, el usuario alinea uno o más bordes perimetrales con uno o más bordes perimetrales del cuadro del monitor de visualización. En la variación mostrada en las figuras 30-32, el inserto 16 incluye un marcador de alineación 78 además del perímetro/borde del polígono de objetivo. El marcador de alineación 78 incluye uno o más corchetes, líneas o combinaciones de líneas ubicadas a una distancia interior del borde/perímetro exterior del objetivo. En particular, el soporte de las figuras 30-32 comprende dos líneas que se cruzan para formar una esquina para la alineación en una de las esquinas de una pantalla de visualización rectangular. En la variación mostrada en las figuras 30-32, el marcador de alineación 78 incluye cuatro soportes, cada uno con una esquina, para alineación con las cuatro esquinas de la pantalla de visualización. El marcador de alineación secundario 78 se suma al marcador de alineación definido por el perímetro/borde exterior del objetivo 30. Esta disposición permite al usuario alinear al menos un borde/perímetro de un objetivo con el perímetro de la pantalla de visualización, o alinear el al menos uno de los soportes con al menos una esquina de la pantalla de visualización o alinear el espacio entre el al menos un soporte y el perímetro/esquina del borde correspondiente. Dado que el inserto 16 está destinado a adaptarse a una variedad de usuarios con diferentes niveles de habilidad y destreza, la combinación de marcadores de alineación primarios y secundarios establece ventajosamente un margen de error para cada nivel de habilidad. Por ejemplo, a un usuario novato se le indicará que alinee el borde/perímetro objetivo con el cuadro de la pantalla. A los usuarios más expertos se les indicará que alineen los soportes con el cuadro de la pantalla. Debido a que los soportes no están interconectados, el ojo del usuario debe viajar una distancia más larga o emplear una visión periférica y una mayor conciencia para una guiado de cámara rápida y precisa. Se puede proporcionar al usuario una instrucción en dos etapas para que primero alinee el perímetro/borde seguido de un acercamiento relativamente más difícil para alinear los corchetes con la pantalla de visualización. En la variación de las figuras 30-32, el usuario intenta alinear los cuatro soportes 78 con las cuatro esquinas de la pantalla de visualización.

La superficie inferior 28 del inserto 16 se puede proporcionar con otro patrón o disposición de objetivos 30 que sea diferente del que se encuentra en la superficie superior 26, de modo que el inserto 16 se pueda voltear para una disposición diferente de objetivos 30. En otra variación, la superficie inferior 28 del inserto 16 incluye instrucciones para configurar y entrenar con el inserto 16. En la variación en la que cada objetivo 30 es un cuadrilátero/trapezoide, cada cuadrilátero/trapezoide tiene un lado superior 40a, un lado inferior 40b, un lado izquierdo 40c y un lado derecho 40d. Los objetivos 30 están configurados para ser utilizados con un endoscopio/cámara particular 14. El inserto 16 se coloca sobre la base 24 del entrenador 12 como se muestra en la figura 1. Los lados del inserto 16 pueden incluir escotaduras 42 para ayudar a colocar el inserto 16 en el entrenador 12. Después de colocar el inserto 16 en la base 24 de un entrenador 12, se indica al usuario que coloque la cámara laparoscópica en el orificio central del entrenador. El tamaño y la forma de los objetivos 30 se basan en un punto de orificio de cámara fijo 52. Se le indica al usuario que comience con el objetivo número uno y use la cámara/endoscopio del entrenador para alinear las esquinas del soporte de cada objetivo 30 con los bordes exteriores de la pantalla y avanzar secuencialmente hasta el final. Los corchetes pueden estar coloreados para hacer el ejercicio más o menos difícil dependiendo del contraste de color. Por ejemplo, un corchete de colores brillantes puede alinearse más fácilmente en relación con un corchete que tenga menos contraste de color con su fondo.

Con particular referencia a la figura 30, la configuración de los objetivos 30 en el inserto 16 se basa libremente en un procedimiento de colecistectomía. La disposición se centra en acercar y alejar con una pluralidad de objetivos 30 dedicados a este movimiento. Este diseño también guía al usuario para curvar la cámara aproximadamente 180 grados al incluir un objetivo 30 en una orientación de 90 grados.

Con particular referencia a la figura 31, la configuración de los objetivos 30 en el inserto 16 se basa libremente en una colectomía derecha en la que se extirpa el colon derecho. Esta disposición es difícil porque los objetivos requieren que el usuario doble la cámara y mantenga una imagen estable en un ángulo incómodo y se enfoca en enseñar la rotación de la cámara sobre varios ejes más que acercar y alejar.

Con particular referencia a la figura 32, la configuración de los objetivos 30 en este inserto 16 se basa libremente en una histerectomía vaginal. Este arreglo se enfoca en una variedad de tipos de movimiento de cámara.

Volviendo ahora a la figura 33, se muestra otra variación de un inserto 16, no para uso en un sistema según la presente invención. El inserto 16 incluye una pluralidad de objetivos 30, teniendo cada objetivo un marcador de alineación 78 que comprende una línea recta. La línea tiene un largo y un ancho de espesor. La longitud de la línea corresponde a la relación de aspecto de la cámara, de modo que se logra un EXITO o BLOQUEO cuando la línea está alineada con uno de los lados de la pantalla y la longitud de la línea se extiende entre dos lados adyacentes paralelos de la pantalla. pantalla. El usuario alineará los dos extremos de la línea con dos esquinas, como las dos esquinas inferiores, de la pantalla. Se proporciona un marcador de secuencia 32 en forma de un número que también sirve como marcador de orientación que indica al usuario que debe orientar el número con el lado derecho hacia arriba. La línea 78 está interconectada por una forma que comprende líneas curvas como las de los objetivos 1 y 10. Para los objetivos restantes 30, la línea 78 se cruza y está rodeada por una forma curva. La forma puede estar coloreada y generalmente sirve como un marcador de orientación en el que la mayor parte de la forma se ubica dentro de la pantalla de visualización cuando la línea 78 está alineada. En una variación, el objetivo 30 comprende solo una línea 78 en combinación con una instrucción para alinear la línea 78 con uno de los cuatro lados de una pantalla de visualización. Por ejemplo, la instrucción sería para el usuario alinear todas las líneas 78 de los objetivos 30 con el lado inferior de una pantalla de visualización. Alternativamente, un lado particular de la pantalla que se va a alinear con la línea 78 se puede indicar en el propio objetivo. Opcionalmente, cada objetivo 30 puede estar provisto de un marcador de secuencia y/o un marcador de orientación y/o un marcador de dirección. El grosor de la línea es de aproximadamente 0,06 pulgadas o de entre 0,04 y 0,08 pulgadas o de entre 0,03 y 0,12 pulgadas. Este valor brinda a los usuarios un pequeño rango de profundidades de inserción y ángulos para colocar la cámara y aun así mostrar la línea en la parte inferior de la pantalla. Si el grosor de la línea es mayor o demasiado grande, el ejercicio se simplifica demasiado y si el grosor de la línea es demasiado pequeño, el ejercicio se vuelve demasiado difícil. Por supuesto, la línea puede ser más grande o más pequeña que el rango proporcionado y estar dentro del endoscopio de la presente invención. Los bordes de la línea son paralelos a la línea de orientación de cada objetivo respectivo, de modo que se alinearán con el borde inferior de la pantalla. Por supuesto, cualquiera de los ejercicios puede incluir una instrucción de duración para mantener cualquiera de los objetivos en una posición de BLOQUEO o EXITO de alineación.

El diseño, la geometría, la colocación y la secuencia de los objetivos 30 en el inserto 16 codifican los diversos requisitos de aprendizaje identificados como críticos para el desarrollo de la competencia en la guiado con cámara. La geometría de las formas en el ejercicio de guiado de la cámara, teniendo en cuenta las coordenadas polares, la profundidad de inserción y el balanceo, facilitan la evaluación de las habilidades de guiado de la cámara. El usuario tiene un objetivo definido para "llenar la pantalla" y mediante la práctica deliberada, el usuario puede realizar esta tarea con una competencia cada vez mayor. La estructura del inserto y el ejercicio asociado con los objetivos agrega valor de manera ventajosa al crear una evaluación objetiva estándar que es consistente para todos los alumnos en lugar de diversos grados de retroalimentación sobre el nivel de competencia de varios cirujanos/evaluadores. El sistema permite la práctica de las habilidades básicas de guiado con cámara, tal como la coordinación mano-ojo, la cognición visoespacial y la destreza en un entorno no virtual sin simulaciones por ordenador, proyecciones de video y similares. Al evaluador se le proporciona ventajosamente una forma de evaluar el éxito de un usuario de manera objetiva y también con coherencia entre evaluaciones y coherencia entre diferentes evaluadores. Debido a que la alineación en un posicionamiento de EXITO o de BLOQUEO es muy precisa y quizás más precisa de lo necesario, el sistema ventajosamente fuerza a una mayor precisión en el alumno. Por ejemplo, la alineación de la pantalla con un objetivo interior 30b o un objetivo exterior 30a o en una ubicación entre el objetivo interior 30b y el objetivo exterior 30a, como se muestra en las figura 15 a 19, requiere más precisión que simplemente traer un punto de objetivo 50 generalmente a la vista en la pantalla como sería el caso con cualquier otro sistema de entrenamiento de guiado por cámara que emplee, por ejemplo, órganos modelo y similares. El sistema proporciona una manera de evaluar las habilidades de guiado de la cámara. El desarrollo de habilidades se puede codificar en una progresión objetivo secuencial por inserto, así como en un conjunto de insertos que tienen niveles de habilidad o habilidades codificadas progresivamente difíciles o diferentes. Además, el sistema es reutilizable y fácil de transportar.

Se entiende que se pueden realizar diversas modificaciones a las realizaciones descritas en el presente documento. Por lo tanto, la descripción anterior no debe interpretarse como una limitación, sino simplemente como ejemplos de realizaciones preferidas. Los expertos en la materia contemplarán otras modificaciones dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims (16)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema (10) para entrenar la guiado con cámara quirúrgica, comprendiendo el sistema:

un endoscopio quirúrgico (14) que tiene un sensor de cámara;

una pantalla de visualización de video (38) conectada operativamente al sensor de la cámara, en el que la pantalla de visualización de video (38) tiene un perímetro de pantalla y una relación de aspecto predefinida de ancho a alto; y

un inserto intercambiable (16) con una superficie superior plana, caracterizado por que el inserto intercambiable comprende una pluralidad de objetivos bidimensionales (30) que tienen una forma trapezoidal y están dispuestos planos sobre la superficie superior plana, en el que las imágenes de cada uno de los objetivos bidimensionales capturados por el sensor de la cámara se proyectan en la pantalla de visualización de video (38), en el que el endoscopio quirúrgico tiene una orientación para cada uno de los objetivos bidimensionales alrededor de un punto de orificio (20) ubicado sobre el inserto intercambiable (16), en el que la orientación pone al menos uno de los objetivos bidimensionales (30), que tiene una forma trapezoidal, en congruencia con el perímetro de la pantalla de visualización de video (38) teniendo así al menos un objetivo bidimensional (30) que aparece en forma rectangular sobre la pantalla de visualización de video (38) con una relación de aspecto correspondiente a la relación de aspecto de la pantalla de visualización de vídeo, y en el que la pluralidad de objetivos bidimensionales (30) tiene una secuencia que guía al usuario para lograr la orientación de cada uno de los objetivos bidimensionales.

2. El sistema (10) de la reivindicación 1, en el que el inserto intercambiable (16) comprende además:

marcadores fiduciales asociados (32) que indican la orientación de cada uno de los objetivos bidimensionales (30) con respecto al inserto intercambiable (16),

un marcador de secuencia (34) en el lado superior del inserto intercambiable (16) que indica la secuencia de objetivos bidimensionales (30), y

al menos un marcador de alineación (40b) para alinear cada uno de los objetivos bidimensionales.

3. El sistema (10) de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el endoscopio quirúrgico (14) tiene un eje longitudinal, y en el que el eje longitudinal es perpendicular al sensor de la cámara.

4. El sistema (10) de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el inserto intercambiable (16) incluye además marcadores de dirección (34) que proporcionan información direccional desde un objetivo bidimensional al siguiente objetivo bidimensional en la secuencia.

5. El sistema (10) de la reivindicación 4, en el que el marcador de dirección (34) es una flecha o una discontinuidad en un perímetro del objetivo bidimensional.

6. El sistema (10) de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el marcador fiduciario (32) se selecciona de un grupo que consta de un número, una letra, una imagen, una línea paralela y coincidente o adyacente a la parte inferior del objetivo bidimensional (30), una línea paralela y coincidente o adyacente a la parte superior del objetivo bidimensional (30), una línea paralela y coincidente o adyacente a un lado derecho del objetivo bidimensional (30), y una línea paralela y coincidente con o adyacente a un lado izquierdo del objetivo bidimensional (30).

7. El sistema (10) de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores que incluye además un entrenador de caja (12), en el que el entrenador de caja (12) comprende:

una base plana (24) dimensionada y configurada para recibir el inserto intercambiable (16); y

una parte superior separada de la base plana que define una cavidad entre la parte superior (22) y la base plana (24), en el que la parte superior (22) tiene un orificio (20) para la inserción del endoscopio quirúrgico (14).

8. El sistema (10) de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el marcador de alineación se selecciona del grupo que consta de un corchete, un perímetro exterior del objetivo bidimensional, un perímetro interior del objetivo bidimensional, un borde, y una línea

9. El sistema (10) de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la secuencia define una pluralidad de orientaciones del endoscopio quirúrgico con respecto a un punto de apoyo con respecto a una pluralidad de objetivos bidimensionales (30).

10. El sistema (10) de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada uno de los objetivos bidimensionales (30) define una orientación diferente del endoscopio quirúrgico.

11. Un método para entrenar la guiado de una cámara quirúrgica utilizando el sistema (10) de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, incluyendo el método el paso de:

manipular el endoscopio quirúrgico (14) para hacer que la proyección del al menos un objetivo bidimensional (30) sea congruente con la relación de aspecto predefinida de la pantalla de visualización de video (38), lo que indica que el endoscopio quirúrgico (14) está colocado en una ubicación correcta.

12. El método de la reivindicación 11, en el que la proyección de al menos uno de los objetivos bidimensionales (30) tiene la misma relación de aspecto que la relación de aspecto predefinida de la pantalla de visualización de vídeo (38), y en el que la manipulación del endoscopio quirúrgico (14) incluye además manipular el endoscopio quirúrgico (14) para traer los cuatro lados del objetivo bidimensional (30) en congruencia con la pantalla de visualización de video (38) indicando así que el endoscopio quirúrgico (14) está colocado en una ubicación correcta.

13. El método de la reivindicación 11, en el que la proyección del al menos un objetivo bidimensional (30) incluye un perímetro interior y un perímetro exterior, y en el que manipular el endoscopio quirúrgico (14) incluye además manipular el endoscopio quirúrgico (14) para traer la proyección del perímetro interior o el perímetro exterior en congruencia con la pantalla de visualización de vídeo (38) indicando así que el endoscopio quirúrgico está colocado en una ubicación correcta.

14. El método de la reivindicación 11, en el que la proyección del al menos un objetivo bidimensional (30) incluye un perímetro exterior y cuatro esquinas del perímetro interior, y en el que manipular el endoscopio quirúrgico (14) para que la proyección sea congruente con la pantalla de visualización de video (38) incluye además manipular el endoscopio quirúrgico (14) con el fin de alinear las cuatro esquinas del perímetro interior con las cuatro esquinas de la pantalla de visualización de video (38), lo que indica que el endoscopio quirúrgico (14) está colocado en una ubicación correcta.

15. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, en el que el endoscopio (14) tiene un punto de apoyo fijado sobre el inserto intercambiable, y en el que manipular el endoscopio quirúrgico (14) incluye manipular el endoscopio quirúrgico (14) alrededor del punto de apoyo.

16. El sistema de la reivindicación 1, que comprende además un inserto transparente que está configurado para colocarse encima del inserto intercambiable, comprendiendo el inserto transparente uno o más marcadores o secuencias para los objetivos impresos debajo del inserto intercambiable (16).