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simulador tridimensional para el desarrollo de la habilidad de

1. FUCHS O RUIZ E Ventajas del aprendizaje virtual en el rea m dica Utilizaci n de un Simulador de control pulmonar del PH Sangu neo En X Congreso nacional de Investigaci n Educativa 21 25 septiembre Veracruz M xico Memorias M xico 2009 pp 1 12 22 e Permiten la ejercitaci n del aprendizaje e Suministran un entorno de aprendizaje abierto basado en modelos reales e Alto nivel de interactividad e Tienen por objeto ense ar un determinado contenido e El usuario trata de entender las caracter sticas de los fen menos como controlarlos o qu hacer ante diferentes circunstancias e Promueven situaciones excitantes o entretenidas que sirven de contexto al aprendizaje de un determinado tema e El usuario es un ser activo convirti ndose en el constructor de su aprendizaje a partir de su propia experiencia Segundo se establecen las ventajas espec ficamente para los estudiantes de medicina y su entrenamiento basado en todo tipo de simulaci n e Reduce el tiempo de aprendizaje de los estudiantes de cirug as porque no es necesario esperar a que se presente un paciente que requiera intervenci n para adquirir los conocimientos e Se pueden aprender un procedimiento espec fico y de rara ocurrencia MURILLO J ARIAS M VALENCIA E Dise o de prototipo de simulador para entrenamiento en cirug a laparosc pica Revista Ingenier a Biom dica Vol 5 Pp 13 19 Junio de 2011 23
2. Figura 22 Proxy Fuente Autor La estructura de la pinza no tiene interacci n debido a que al ser hijo del proxy es necesario quitarle la colisi n con l mismo y as evitar datos err neos Por el contrario el cubo desarrollado en la Figura 19 tiene una interactividad del 100 ya que permite tener sensaciones en toda su estructura Al realizar las primeras pruebas de integraci n de los elementos en el ambiente gr fico se logra una interacci n h ptica del 100 del proxy con los elementos que lo componen pero no se logra interacci n entre los elementos En la Figura 23 se observa que los aros atraviesan tanto las estacas como la tabla Figura 23 Elementos sin interacci n Fuente Autor 49 Para lograr interaccion entre los objetos se necesita asignarle a cada uno el siguiente parametro ODEestacal gt createDynamicCapsule 0 035 0 38 true Donde oDEestaca1 se declara previamente como un objeto din mico para que tenga colisi n pero el par metro true hace que sea un objeto est tico El valor de 0 035 hace referencia al di metro de la capsula y el valor de 0 38 es la altura que cubre del objeto En el caso de los aros se debe asignar un par metro diferente al de las estacas que es ODEaro3 gt createDynamicMesh Donde ODEaro3 se debe declarar previamente como objeto din mico para que se pueda mover a lo largo de la escena Al final se logra una interacci n del 100 entre los el
3. Figura 39 Diagrama de Flujo de Reconocimiento Interfaz Haptica INICIO Capturar nombres del puerto Actualizar Items del ComboBox El usuario N No Letra CheckBox Rojo seleccion un lt puerto COM activo _ CheckBox sin seleccionado Dani 7 Si Letra CheckBox Verde CheckBox seleccionado Fuente Autor 4 8 3 Escoger el Ejercicio a realizar La Interfaz Gr fica Usuario de SILAPH 3D tiene un ComboBox Figura 37 tem 5 que permite seleccionar el ejercicio a realizar adicionalmente en una etiqueta Label Figura 37 tem 6 se visualiza la descripci n detallada de cada ejercicio A continuaci n se muestra como debe realizarse este proceso con cada uno de los ejercicios 70 If ComboBox1 Text Ejercicio 1 Then Label descripcion Text El Ejercicio 1 consiste en mover los 6 aros de la posici n de inicio izquierda a la final derecha sin dejarlos caer Posee un espejo en el piso vista horizontal para mejorar la percepci n de profundidad los aros son relativamente quietos para hacer m s sencilla su ubicaci n el orificio de estos tiene un di metro grande End If Adicionalmente se tiene un boton Button que al dar clic sobre este revisa si el CheckBox se encuentra seleccionado e inicia el ejercicio sino se encuentra seleccionado por medio de una etiqueta Labe muestra un mensaje de error Dim a If CheckBox1 CheckState CheckState Checked Then If ComboBox1 Text Ejercicio 1
4. o OpenGL o DirectX e Necesita del sistema Operativo Windows 4 1 5 Haptik Haptik es una librer a de c digo abierto que provee una capa de abstracci n de hardware para acceder a dispositivos h pticos de diferentes fabricantes de forma uniforme y f cil Sus caracter sticas son e Se puede integrar con las API OpenGL y DirectX e Escrita en C Matlab Simulink y Java e Dispositivos h pticos Novint Technologies Inc HDAL Programmer s Guide V2 0 0 Albuquerque USA Feb 2008 42p HAPTIK Citada el 8 de Junio de 2012 Disponible en Internet lt http sirslab dii unisi it haptiklibrary gt 39 o PHANToM o Novint Falcon o Omega o Delta o Freedom o Cubic o Virtuose6D35 45 o Virtuose3D15 25 4 1 6 Cuadro comparativo A partir de las herramientas anteriormente descritas y sus caracter sticas se realiza la Tabla 3 donde se plasman las caracter sticas m nimas que deben tener para ser utilizada en SILAPH 3D Tabla 3 Cuadro comparativo de Herramientas N mero Librer as API f o Ayuda Herramienta i Instalaci n Versi n de adicionales ees en Grafica a Bibliogr fica Dispositivos necesarias CHAI3D OpenGL Muy F cil 2009 OGRE OpenGL l Compleja 2009 HAPTICS Direct3D OpenGL X3D HDAL OpenGL 2008 1 OpenGL HAPTIK Facil 2012 1 Direct3d Fuente Autor 4 F cil 2011 1 40 En la tabla se describen los items necesarios para seleccionar la her
5. 25 Simulating Medical situations helps students Learn Retain basic science concepts Science Daily En linea Julio 14 2009 Citada el 20 de Febrero de 2012 Disponible en lt http www sciencedaily com releases 2009 07 090714085822 htm gt 26 LAP Mentor Citada el 30 de Marzo de 2012 Disponible en Internet lt http simbionix com simulators lap mentor gt 92 27 Simulador de Laparoscopia CAE LaparoscopyVR Citada el 22 de Mayo de 2012 Disponible en Internet lt http www medicalsimulator com base asp idProducto 2967 amp idFamilia 465 amp idFamilia Padre 90 gt 28 APONTE M SAADE R NAVARRETE S Simulador Laparoscopico como herramienta de aprendizaje Revista de la Facultad de Medicina En linea Vol 32 Numero 2 2009 Citada el 6 de Febrero de 2012 Disponible en lt http www scielo org ve pdt rim v32n2 art11 gt 29 FUCHS O RUIZ E Ventajas del aprendizaje virtual en el rea m dica Utilizaci n de un Simulador de control pulmonar del PH Sangu neo En X Congreso nacional de Investigaci n Educativa 21 25 Septiembre Veracruz M xico Memorias M xico 2009 pp 1 12 30 MURILLO J ARIAS M VALENCIA E Dise o de prototipo de simulador para entrenamiento en cirug a Laparosc pica Revista Ingenier a Biom dica Vol 5 Pp 13 19 Junio de 2011 31 KER J BRADLEY P Simulation in Medical Education En Understanding Medical Education Evidence Theory and Practice Editado por Sw
6. Disponible en Internet lt http www xpertos tv tecnologia Articulos VistadeArt C3 ADculos tabid 221 Article 379 retroalimentacin hptica qu es eso aspx gt 10 Novint Falcon Citada el 21 de Marzo de 2012 Disponible en Internet lt http www novint com index php products novintfalcon gt 11 Novint Technologies Inc Technical Specifications for Novint Falcon En linea Estados Unidos 2011 Citado el 9 de Junio de 2012 Disponible en Internet lt http www novint com index php novintxio 41 gt 12 PUSIL Sandra ZUNIGA Kelin Posicionamiento de LapBot en un ambiente tridimensional virtual usando Interfaz H ptica Trabajo de Grado Ingenier a en Autom tica Industrial Popay n Universidad del Cauca Facultad de Ingenier a Electr nica y Telecomunicaciones 2010 112 p 90 13 MUNOZ E RODRIGUEZ S VILORIA A Colisiones AABB En Detecci n de colisiones Un problema clave en la simulacion quirurgica pp 23 35 14 SMITH R Features En Open Dynamics Engine v0 5 User Guide 2006 15 Video Games can be highly effective training tools study shows Employees learn more forget less and master more Skills Science Daily En linea Oct 19 2010 Citada el 20 de Febrero de 2012 Disponible en Internet lt http www sciencedaily com releases 2010 10 101019171854 htm gt 16 GRANEK Joshua GORBET Diana SERGIO Lauren Extensive video game experience alters cortical networks for complex visuomo
7. Then a Shell Nivell exe AppWinStyle NormalFocus End If If ComboBox1 Text Ejercicio 2 Then a Shell Nivel2 exe AppWinStyle NormalFocus End If If ComboBox1 Text Ejercicio 3 Then a Shell Nivel3 exe AppWinStyle NormalFocus End If If ComboBox1 Text Ejercicio 4 Then a Shell Nivel4 exe AppWinStyle NormalFocus End If If ComboBox1 Text Ejercicio 5 Then a Shell Nivel5 exe AppWinStyle NormalFocus End If If ComboBox1 Text Ejercicio 6 Then a Shell Nivel6 exe AppWinStyle NormalFocus End If Else Label descripcion Text ERROR La Interfaz H ptica no se encuentra conectada Por favor conectela End If 71 A continuaci n se muestra en la Figura 40 el diagrama de flujo del algoritmo utilizado Figura 40 Diagrama de Flujo selecci n de Ejercicios Seleccionar elejercicio Visualizar la descripci n Iniciar el ejercicio El CheckBox est i Visualiza Mensaje de Error seleccionado Ejecutar elejercicio Fuente Autor 4 8 4 Visualizar los Resultados Para mantener un orden en la Interfaz Gr fica de Usuario de SILAPH 3D se a ade una barra de herramientas MenuStrip donde se encuentra el acceso directo a cada uno de los ejercicios Para visualizar los resultados se crea una nueva ventana Windows Forms para cada ejercicio y se inserta una cuadr cula DataGridView para poder visualizar el registro de cada usuario que contiene el siguiente c digo Me Eje
8. tinclude lt math h gt Declara un conjunto de funciones para computar operaciones matem ticas comunes y transformaciones include lt stdio h gt Esta biblioteca permite operar con dispositivos f sicos tales como teclados impresoras terminales o con cualquier otro tipo de archivos que admite el sistema include lt stdlib h gt Este encabezado define varias funciones de uso general incluyendo la gesti n de memoria din mica la generaci n de n meros aleatorios la comunicaci n con el ambiente b squeda selecci n y conversi n Gu a C Citada el 5 de Junio de 2012 Disponible en Internet lt http cplusplus com reference clibrary gt 57 include lt string h gt Este archivo de encabezado define varias funciones para manipular cadenas de C y matrices include chai3d h Este archivo es el que permite comunicar con cada una de las interfaces hapticas existentes en el mercado y asigna a cada una de ellas una serie de funciones Las funciones necesarias para desarrollar cada uno de los ejercicios de SILAPH 3D son las siguientes void Tamanodeventana int w int h void cronometro2 void void SelecciondeTeclas unsigned char tecla int x int y void SalirdeSimulacion void void ActualizarGraficos void void ActualizacionHaptica void Donde selecciondeTeclas es Cuando se hace el llamado de la tecla que ha sido oprimida en este caso con la tecla Esc y la x la funci
9. Pas 3 Instalacion ONda D serieren ere riden enaere des iconidesi da dice 108 Paso 4 Instalaci n GANS Dacia 108 Paso 2 Instalaci n SILAPH 3D oia 110 Paso 3 Instalacion SILAPH OD cross tente rr 110 Paso Instalaci n SILAPH SD cc 111 Paso 5 Instalacion SILAPH 3D ost ses R 111 Paso 6 Instalaci n SILAPH 3D cacdcasccecienceczcvundesecceedsenecugdeceasaedacasseadees 112 Interfaz Grafica de Usuario de SILAPH 3D occcncccnccncccncccnccononuconono 113 Botones Interfaz h ptica Novint FalCOn ccccccccseeeeeseeeeeeeeeeeeees 114 Ejercicios de SILAP H3 Daiena iento 116 Registro d e datos SILA 3D wescstesssnsadesussrstesenpesossecincessevvesevesseetoeets 117 LISTA DE TABLAS Pag Tabla 1 Ejercicios planteados por FS arisin EEN 7 Tabla 2 Especificaciones T cnicas de Interfaz H ptiCa oocccocccconcnccnnnconcnnna 10 Tabla 3 Cuadro comparativo de Herramientas coocccccccnnccnnnncconnnocannnnnananonanononos 40 GLOSARIO SILAPH 3D Simulador tridimensional para Laparoscopia con Interfaz h ptica MIS Minimally Invasive Surgery Cirug a Minimamente Invasiva Consiste en realizar procedimientos sin necesidad de abrir las cavidades del organismo GUI Graphical User Interface Interfaz Grafica de Usuario Es el entorno con el que los usuarios interactuan de forma que tiene diferentes funciones y acciones con ayuda de botones o ventanas FLS Fundaments for Laparoscopic Surgery Fundamentos
10. e Instrumentos de disecci n y tracci n Se encuentran los instrumentos encargados de cortar y agarrar uno de estos se pueden apreciar en la Figura 1 TR BOL J HERREROS M Historia de la cirug a Revista Future En l nea 2005 Citada el 7 de Marzo de 2012 Disponible en Internet lt http Inx futuremedicos com Revista_future Articulos Trabajos historia HISTORIAQX htm gt 2 CARRILLO A RAMIREZ J Definici n y Resumen hist rico En TARGARONA E Cirug a Endoscopica Espa a Ar n Ediciones 2003 p 34 FULLER Cirug a Ginecol gica y obst trica En Instrumentaci n Quir rgica Teor a t cnicas y procedimientos 4 ed Madrid Editorial m dica panamericana S A 2007 p 563 608 Figura 1 Pinzas para Cirugia Laparoscopica Fuente hitp img medicalexpo es images_me photo m2 pinzas quirurgicas laparoscopicas monopolares 445238 jpg e Lavado aspiracion Se trata de un tubo con dos orificios por uno se aspira y por el otro se realiza el lavado con suero fisiologico e Disecci n y hemostasia Instrumento por medio del cual se realizan cortes y coagulaci n e Instrumentos de sutura Son todos los instrumentos con los que se llevan a cabo los diferentes m todos de s ntesis aproximaci n de tejidos fijaci n de estructuras suturas 2 1 2 Programa de Fundamentos de Cirug a Laparosc pica FLS En 1990 la Sociedad Americana de Endoscopia Gastrointestinal SAGES inici del desarrollo
11. iia 8 Figura 3 healmentaci n TACU ciecia E 9 Figura 4 Interfaz H ptica Novint Falcon oocccoccccccccccccccnccnconcnonacononcnnnncnnnanonnns 10 HUA MO ete pe rca ae ee Dee ee eee 11 Fi ra 6 Modelo ARABIA a a 12 Figura 7 Implementaci n de tecnolog a t ctil ccooocccccncccocccnnonacnnonannnnnnoos 15 Figura 8 Simulador virtual LAP Mentor oocccocccccccccccnncccnnononncnnnnnnanncnnnnonannnnannnnos 20 Figura 9 Simulador virtual Medical Simulator ooncccconccccnnnnnoncnnnnncnnnnnnncnoncnonnnons 20 Figura 10 Diagrama de bloques SILAPH 3D 0ooccoccccnccncnccnnnccncnacnnnncncnacnnnaconncnnnns 25 Fig ra 1 Proceso de SIMUulaciO Norte e ESAE EAD 27 Figura 12 Ejercicio de Transferencia de rOS oooccoccccccccocncnonccncnnncnonanonanonnnnnanonas 30 PIQUE LOAF NZ vapor sora pro IL rain aio A E EN 31 Foura TAs AO 32 PIGUIe To AO lisa 32 mele b les TO MESITA alii a 33 lee Ts Facon TOS AA A ces 42 Figura 18 Proceso de COMUNICACI N cccoccccccccccccnnnncncnnnnnnnnnnnncnnnnnnnnnrnnnannnnnnnnnannnnos 44 Figura 19 Movimiento de pinza con Interfaz Haptica occccoocccccocnnonacnnonannnnnnoos 46 Figura 20 Algoritmo de movimiento de pinza virtual oocccocccccccccnocnnnnnnnnnnonnn 47 Figura 21 PIAZa CON MOVIMIENTO iii AA AA AA 48 FOUA 22 PO asas SS E 49 FIgura 23 Elementos SIN interacci n sssri a ea 49 Figura 24 Interacci n entre ODJEetos cooccccocnccccnccconnoconncnonno
12. interact an en contra o a favor de los movimientos generados por los m sculos para producir la sensaci n de fuerza en el usuario como se observa en la Figura 2 Figura 2 Interfaz Haptica PHAMToM Fuente http www virtualworldlets net Shop ProductsDisplay VRInterface php 1D 137 HAYWARD V ASTLEY O CRUZ M ROBLES G Haptic interfaces and devices Sensor review En l nea Vol 24 N mero 1 2004 Citada el 11 de Febrero de 2012 pp 16 29 Disponible en Internet lt http www roblesdelatorre com gabrielVH OA MC DG GR 04 pdf gt Retroalimentaci n h ptica en los juegos de video Citada el 11 de Febrero de 2012 Disponible en Internet lt http www electricalfacts com Neca Technology_sp video_games haptic_sp shtml gt Mientras que los dispositivos que cuenta con una realimentacion tactil interactuan con la piel dando la sensaci n de calor presi n y textura un ejemplo de este grupo se observa en la Figura 3 Figura 3 Realimentaci n T ctil ar EN Fuente http www solutekcolombia com images hiro_interfaz_robot para_sentir _los objetos observados en_una_pantalla_3d jpg e Interfaz H ptica Novint Falcon Novint Falcon es un dispositivo fabricado por Novint Technologies Inc para la interacci n en escenarios 3D con realimentaci n de fuerza el cual se muestra en la Figura 4 Fue dise ado para aplicaciones de entretenimiento videojuegos o sustituci n de perif ricos Debi
13. n salirdeSimulacion eS para cerrar la aplicaci n cuando es oprimida una de las teclas mencionadas la funci n ActualizarGraficos es la que hace el llamado a los gr ficos principales la funci n ActualizacionHaptica eS para llamar el lazo h ptico principal en donde se revisa si la herramienta que representa el dispositivo h ptico est tocando alg n objeto y por ltimo la funci n cronometro2 en la cual se guarda en un archivo de texto el resultado del tiempo empleado en el desarrollo de la aplicaci n Los programas de todos los niveles siguen la estructura de la Figura 30 98 Figura 30 Diagrama de flujo programa principal Inicializacion de Variables Declaracion de Funciones Generacion de Escena Creacion de representacion de dispositivo haptico Cargar Objetos inicializaci n de GLUT Detener Guardar Documento NO Detener comunicacion Actualizaci n de Gr ficos Actualizaci n posici n de dispositivo h ptico Fuente Autor A continuacion se describen cada uno de los ejercicios que componen SILAPH 3D 99 4 7 1 Nivel 1 El Ejercicio 1 de la Figura 31 consiste en mover los 6 aros de la posici n de inicio Izquierda a la final derecha sin dejarlos caer Posee un espejo en el piso vista horizontal para mejorar la percepci n de profundidad los aros son relativamente quietos para hacer m s sencilla su ubicaci n y el orificio de estos tiene un di metro grande Figur
14. pdf Esta tecnica genera errores cuando los objetos sometidos son muy delgados e inclinados o tienen alguna deformacion 11 MU OZ E RODRIGUEZ S VILORIA A Colisiones AABB En Detecci n de colisiones Un problema clave en la simulaci n quir rgica pp 23 35 12 2 1 5 Open Dynamics Engine ODE ODE es una librer a gratuita para la simulaci n din mica de s lidos r gidos es usado para simular interacci n entre objetos Caracter sticas e Tipos de colisiones esfera caja cil ndrico rayos y malla triangular e Escrito en C e Es bueno para la simulaci n de estructuras articuladas de cuerpo r gido e Est dise ado para simular en tiempo interactivo o en tiempo real e Es rapido flexible y robusto 2 2 SIMULADORES E INTERFACES H PTICAS EN ENTRENAMIENTO QUIR RGICO A continuaci n se presentan una serie de res menes de art culos que muestran los desarrollos que integran la simulaci n con la medicina luego se muestra algunas investigaciones para el desarrollo de Interfaces H pticas y por ltimo una peque a recopilaci n de productos existentes en el mercado que combinan la simulaci n medica con sensaciones H pticas 12 SMITH R Features En Open Dynamics Engine v0 5 User Guide 2006 13 2 2 1 Los videojuegos pueden ser herramientas altamente eficaces programas de estudio Los empleados aprenden mas olvidan menos y dominan mas competencias Traci Sitzmann profesor asistente de
15. usuarios para realizar actividades similares esta se compone de las siguientes actividades e Realizar encuesta de Salida el estudiante realiza encuesta de conformidad con el simulador donde se eval a el nivel de satisfacci n y percepci n del usuario e Apagar software Cerrar la Interfaz de Usuario e Desconectar los equipos Quitar la conexi n al toma corriente de los elementos utilizados 3 4 DISE O DE ELEMENTOS QUE COMPONEN SILAPH 3D El simulador SILAPH 3D est basado en el ejercicio de transferencia de aros que se muestra en la Tabla 1 Es por esto que debe crearse los objetos que lo componen como lo son la pinza para Cirug a laparosc pica los aros que se van a trasladar y las 12 estacas que conforman la base del ejercicio En la Figura 12 se observa un ejemplo base de c mo debe estar distribuido el simulador 29 Figura 12 Ejercicio de Transferencia de Aros Fuente http laparovet blogspot com p ejercicos de entrenamiento html Los elementos a desarrollar son e Pinza Para el desarrollo de la pinza se usa la herramienta SolidWorks que permite crear la pieza en el plano deseado para luego ser utilizada en el desarrollo del simulador Esta pinza se realiza basada en las medidas reales que var an de 5 a 10mm de di metro y de 25 a 42cm de largo La pinza para cirug a de la Figura 13 se dise a primero creando el tubo con medidas de 33cm de largo y 6mm de di metro luego la pieza inferior que cone
16. y tiempo txt Abrir registro de ejercicio realizado Fuente Autor 68 4 8 2 Reconocer la Interfaz H ptica Novint Falcon En la Interfaz Gr fica de Usuario de SILAPH 3D es de vital importancia reconocer si la interfaz h ptica Novint Falcon se encuentra conectada a la computadora porque no se debe permitir que el usuario inicie un ejercicio si no est conectada Para realizar esto se debe importar dos librer as a Visual Basic por medio de c digo las cuales son System y System lO Ports El usuario cuenta con un ComboBox Figura 37 tem 3 que permite escoger el puerto COM donde se encuentra conectada la interfaz h ptica Se tiene un CheckBox Figura 37 tem 4 que indica al usuario que si est se encuentra conectada Este proceso de verificar se realiza con un Timer el cual actualiza el ComboBox y el CheckBox cada segundo ComboBox2 Items Clear For Each sp As String In My Computer Ports SerialPortNames ComboBox2 Items Add sp Next Dim ports As String SerialPort GetPortNames Dim port As String For Each port In ports If port ComboBox2 Text Then CheckBox1 Checked True CheckBox1 ForeColor Color Green Else CheckBox1 Checked False CheckBox1 ForeColor Color Red End If Next port 69 A continuaci n se muestra en la Figura 39 el diagrama de flujo que plasma el funcionamiento del algoritmo utilizado Para salir del proceso se debe oprimir el boton de cierre de la ventana de SILAPH 3D
17. Aro 2 Fuente Autor 32 e Estacas Se crea un prototipo de estaca que se muestra en la Figura 16 con una altura de 4cm y un radio inferior al radio interno de aro creado anteriormente ste dise o debe colocarse 12 veces en el simulador Figura 16 Estaca Fuente Autor 33 4 IMPLEMENTACI N DE SILAPH 3D En este capitulo se muestran los pasos para lograr el desarrollo del Simulador SILAPH 3D Para esto es necesario elegir la version de la herramienta computacional adecuada para la interfaz Novint Falcon y mostrar el proceso para lograr el desarrollo gr fico y el desarrollo h ptico 4 1 ELECCI N DE HERRAMIENTA COMPUTACIONAL Al realizar el an lisis de los requerimientos que debe tener el motor gr fico para la interfaz h ptica se obtienen las siguientes caracter sticas m nimas e Herramienta de c digo abierto e Permitir generar archivos ejecutables para que SILAPH 3D se pueda instalar y ejecutar en cualquier computadora con Windows e Posibilidad de importar las piezas construidas en el programa CAD Dise o asistido por Computadora SolidWorks e Soportar como m nimo una API Interfaz de Programaci n de Aplicaciones gr fica OpenGL o Direct3D e Tener buen soporte bibliogr fico para comunicarlo con la interfaz h ptica 91 Silicon Graphics Inc The OpenGL Utility Toolkit GLUT Programming Interface API Versi n 3 Febrero 1996 pp 1 68 34 A continuaci n se presentan la
18. Thread Loop Count Motor 3 Update Errors Position Sensors Motors Encoder 1 Motor 1 Motor 2 Encoder Errors E Encoder 2 Command Errors Motor Errors Encoder 3 Fuente Autor All debe aparecer el serial de la interfaz en la parte superior y el status debe salir con color verde tambi n se puede observar el correcto funcionamiento de cada uno de las cosas que integran la interfaz H ptica como lo son los leds uno verde uno azul y uno rojo que se iluminan cuando se selecciona en la GUI Adem s se puede evaluar la correcta ejecuci n de los drivers al oprimir los botones de la Interfaz y se debe iluminar el que corresponde exactamente a su ubicaci n de no ser as es necesario ingresar a la p gina de la Novint Falcon y descargar los drivers nuevamente Otra prueba que se puede realizar es el correcto funcionamiento de los motores de forma que es posible mover la interfaz H ptica a trav s de la variaci n del valor en la Interfaz Grafica de Usuario A partir del correcto funcionamiento de la interfaz se procede a realizar el proceso de comunicaci n con el simulador a desarrollar El proceso de comunicaci n del dispositivo H ptico con el simulador de la Figura 18 debe empezar con la creaci n de la herramienta que representa el dispositivo 42 en la escena proxy y se deben dar las caracteristicas deseadas a esta referencia forma color radio etc Luego se procede con la inicializaci n del controlador del
19. VC 9 0 Runtime wee Fuente Autor 105 7 Dar clic en Finalizar El programa queda listo para usarse Figura 72 Figura 72 Paso 7 Instalaci n Microsoft Visual Studio OY Inatalacdn de Macrosott Y OO Visual Studio 2010 Ultimate Instal Correcto Aviso de seguridad Altamente recomendado Se instal Weu l Studio 2010 y fmahed e Se recomenda tambien optar por el servicio programa de instalaci n Mental Lipdate para garantizar qu say reciban todas las actualizaciones disponibles para este y otros productos de Microsoft Leer las notas de segun Ver las notas del archivo Leama Examnar e regato de metalaci n Llene su cuadro de herramientas Instale extensones de la Galer a de Aira Stud qu se integran con Visual Studo para mejorar a n m s la productividad de desarrollo lAyuda a un clic Haga clic an el bot n siguiente para iniciar el Administrador de bibliotecas de Ayuda que le guiar en el proceso de conbguraci n de la Ayuda local de vaum Studio Mi nor maci n Emiter detkimenticion Fuente Autor 8 Seleccionar la configuraci n del entorno predeterminada Figura 73 Figura 73 Paso 8 Instalaci n Microsoft Visual Studio O Visual Studio 2010 Ultimate Antes de empezar a usar la aplicaci n por primera vez tiene que especificar el tipo de actividad de desarrollo que m s utiliza como Visual Basic o Visual C Esta informaci n se usa para aplicar una colecci n predefini
20. a t ctil para videojuegos garantizada para enviar escalofr os y emociones El equipo de Disney Research va a desarrollar una nueva tecnolog a t ctil basada en tecnolog a h ptica la cual permite tener sensaciones reales tales como huecos en una carretera objetos que caen choques entre otros Esta tecnolog a se quiere aplicar a cosas b sicas como prendas de vestir dispositivos m viles etc esto se logra por medio del control de actuadores que permiten producir las sensaciones de manera que puedan llegar a ser utilizados en un futuro para personas ciegas atletas u operadores Este producto se puede observar en la Figura 7 Figura 7 Implementaci n de tecnolog a t ctil Fuente http www sciencedaily com releases 2011 08 110808152421 htm 1 gt Tactile technology for Video Games Guaranteed to Send shivers down your Spine Science Daily En l nea Ag 8 2011 Citada el 20 de Febrero de 2012 Disponible en lt http www sciencedaily com releases 2011 08 110808152421 htm gt 15 2 2 4 Estudiantes de medicina abiertos a aprender con videojuegos Los j venes de hoy en dia estan acostumbrados al uso de herramientas tecnol gicas por este motivo la aceptaci n de videojuegos para aprender es alta En la actualidad se ha comprobado que se aprende m s por medio de im genes que por texto debido a esto se pretende colocar a los estudiantes en diferentes roles de m dicos para mejorar la toma de decisione
21. de SILAPH 3D Exportaci n objetos Creaci n objetos Y Zo blender s S W HERRAMIENTA Herramienta compatible con la Interfaz utilizada Simulador de habilidad de transferencia de Aros Interfaz haptica Novint Falcon _ Posici n de colisi n Fuente Autor 25 Primero se debe obtener la comunicacion entre la Interfaz Haptica y el computador donde la interfaz envia datos de posicion Una vez obtenidos los datos de posici n se procede a asignarle esta posici n a un proxy que se visualiza en el simulador por medio de una esfera Para poder iniciar el proceso de detecci n de colisiones se deben crear los objetos en Solidworks SW el cual permite dar medidas exactas a cada uno de estos luego importarlos en Blender como un archivo de est reo litograf a stl el cual describe s lo la geometr a de la superficie de un objeto tridimensional sin representaci n de color y textura con el objeto en Blender se debe convertir el formato del archivo en imagen 3D 3ds el cual permite tener datos de enmallado Por ltimo se procede a realizar el mundo virtual del simulador con la distribuci n necesaria para el traslado de los objetos 3 3 DIAGRAMA DE PROCESO DE SIMULACI N Existe una gu a para realizar una simulaci n efectiva basada en entrenamiento la cual permite ver algunas recomendaciones para desarrollar simuladores Las caracter sticas planteadas son e Entender las necesidades del aprendiz e Integra
22. dispositivo h ptico con la funci n cHapticDeviceHandler controlador Para tener acceso al dispositivo h ptico se usa la funci n getDevice Con la siguiente funci n se asigna el dispositivo h ptico a la herramienta setHapticDevice Para iniciar el env o de datos se usa Start y luego debe actualizarse la posici n constantemente con la funci n updatePose 43 Figura 18 Proceso de comunicacion INICIO Inicializaci n de variables getUserswitch 1 0 en Mostrar Nivel escrito en Pantalla Inicio de Cron metro getUserswitch 3 Guardar archivo tiempo txt Herramienta actualiza posici n Guardar archivo ejercicio txt Computa interacci n de fuerza Agarre _activo true Calcular Fuerza Enviar dato de fuerza a la Interfaz Actualizar movimientos Fuente Autor 44 En el Diagrama de Flujo de la Figura 18 se pregunta constantemente por el valor de los tres botones de la Interfaz H ptica donde el getUserSwitch o es el bot n central el getUserSwitch 1 es el bot n del lado izquierdo del bot n central y el getUserSwitch 3 es el bot n superior de la Interfaz H ptica Antes de iniciarse el ejercicio los objetos quedan congelados en el simulador y se puede observar en la parte superior derecha el nivel en el que se encuentra Una vez iniciado el ejercicio con el getUserSwitch 1 se inicia el proceso h ptico de forma que si se est efectua
23. gt 21 3 DISE O DE SILAPH 3D Una vez reunida la informacion relacionada con las palabras claves de SILAPH 3D se procede a establecer los parametros para poder iniciar el desarrollo del entorno grafico primero se pautan los requisitos de SILAPH 3D a partir de una serie de ventajas establecidas por expertos segundo se disena el diagrama de bloques inicial para seguir un orden en el desarrollo del simulador tercero se establecen las etapas del desarrollo de la simulaci n basados en el aprendiz y por ltimo se dise an los elementos para construir el simulador 3 1 REQUISITOS DE SILAPH 3D Para realizar cualquier tipo de procedimiento es necesario iniciar un proceso de investigaci n y una vez realizado esto se debe proceder al entrenamiento para adquirir habilidades La destreza requerida para la Cirug a Laparosc pica no es innata necesita ser adquirida y perfeccionada con el entrenamiento Primero se deben establecer las ventajas para la formaci n de conceptos que 4 tiene la simulaci n virtual en cualquier rea profesional A continuaci n se hace un listado de las m s importantes e Apoyan aprendizaje de tipo experimental y conjetural 2 APONTE M SAADE R NAVARRETE S Simulador Laparosc pico como herramienta de aprendizaje Revista de la Facultad de Medicina En l nea Vol 32 N mero 2 2009 Citada el 6 de Febrero de 2012 Disponible en lt http www scielo org ve pdf rim v32n2 art11 gt
24. instalacion del producto y Luego dar clic en Instalar Figura 70 Figura 70 Paso 5 Instalacion Microsoft Visual Studio C Instalaci n de Micros OO Visual Studi E a s i isual Studio 2010 Ultimate Instalaci n Seleccione las caracteristicas que desra instalar Descripci n de la caracteristica sil Instala el ent 1 la d Wi I Studi 3010 Liltimal oar J k dadak d Piet ENT ml Agro ade SLU eh E Pale rte haere ame asm yer inalia lodos los rio con componentes de modelado desarrollo pruebas lengualea de programaci n y todas las herramientas mplemnentaci n que pueden smplificar el proceso global de desarrollo y parartizar soluciones de alta calidad IRA da a Proporciona herramientas para compilar solucione SECC a largues Pr CSTR y Hi windows la Web Azure Ofioe system SharePoint SOL hammenina que desea instal an li pogron spinnin Server y abras plataformas usando Visual Basic visual ce Visual C e Visual Fe Induve elas caraciericicas avanzadas an lis de impacto z Auta de mstalac n del producto Co Fregram Fies 35 Mered Veal Sudo 10 07 Registos de espace en disco Vener Espacia ero Die Angers Aladin c 195 6B 15176B 7560 145 068 i AMAGER 49GB Mbytes 14998 shee tee Fuente Autor 6 Inicia la instalacion Figura 71 Figura 71 Paso 6 Instalaci n Microsoft Visual Studio OPP Visual Studio 2010 Utimate Instalando componentes gt Informes de errores de Microsoft u
25. para Cirug a laparosc pica Conjunto de est ndares para guiar a los cirujanos residentes a partir de informaci n did ctica y habilidades manuales Dpi Dots per inch Puntos por pulgada Es una unidad de medida que hace referencia a la resoluci n ya sea de una impresi n o del espacio de trabajo de un equipo USB Universal Serial Bus Bus Serial Universal Interfaz para transmisi n de datos OpenGL Open Graphics Library Es una interfaz de programaci n de aplicaciones multilenguaje y multiplataforma que puede producir gr ficos tanto de dos dimensiones como de tres dimensiones Proxy Herramienta que representa el dispositivo H ptico en la escena virtual API Application Programming Interface Interfaz de programaci n de Aplicaciones Conjunto de funciones utilizadas para la programacion orientada a objetos Chai3D Computer haptics amp Active interfaces 3D Conjunto de librerias para el manejo de dispositivos hapticos desarrolladas en C HDAL Haptic Device Abstraction Layer Proporciona una interfaz para todos los tipos de dispositivos compatibles ODE Open Dynamics Engine Libreria para simulacion de movimiento en cuerpos r gidos X3D Escena 3D que utiliza XML BS Bounding Sphere Modelo usado para detecci n de colisiones en el que el objeto es encerrado en una esfera AABB Axis Aligned Bounding Box Modelo usado para detecci n de colisiones en el que el objeto es
26. por los tres archivos de texto planos generados ejercicio txt tiempo txt y tlempo1 txt para evitar cualquier tipo de error en el protocolo de comunicaciones y se desactiva el bot n Button de enviar If My Computer FileSystem FileExists tiempo txt Then My Computer FileSystem DeleteFile tiempo txt Ena If If My Computer FileSystem FileExists ejercicio txt Then My Computer FileSystem DeleteFile ejercicio txt End If If My Computer FileSystem FileExists tiempol txt Then My Computer FileSystem DeleteFile tiempo1 txt End If Button1 Enabled False 74 4 8 6 Ayuda Para mantener un orden en la Interfaz Grafica de Usuario de SILAPH 3D se anade un nuevo item a la barra de herramientas donde se encuentra la Ayuda Las Instrucciones Basicas y Acerca de SILAPH 3D La Ayuda se gener por medio de documentos HTML creados en Kompozer que es un software de libre distribuci n y por medio de HTML Help Workshop se cre el fichero de ayuda HTML compilada Las Instrucciones B sicas se realizaron en una nueva ventana Windows Forms donde se insert un v deo por medio del objeto AxWindowsMediaPlayer utilizando la siguiente l nea de c digo AxWindowsMediaPlayer1 URL Instruccciones Basicas wmv Por ultimo en la Figura 42 se muestra el diagrama de flujo de los procesos que puede realizar el usuario dentro de la Interfaz Gr fica de Usuario de SILAPH 3D Manual de Usuario de K
27. que el usuario realizo dicho ejercicio Al iniciar la Interfaz Gr fica de Usuario de SILAPH 3D se pregunta si existen los dos archivos de texto plano tiempo txt y ejercicio txt y si estos existen se borran para garantizar las condiciones iniciales del protocolo Este procedimiento se realiza con el siguiente c digo If My Computer FileSystem FileExists tiempo txt Then My Computer FileSystem DeleteFile tiempo txt End If If My Computer FileSystem FileExists ejercicio txt Then My Computer FileSystem DeleteFile ejercicio txt End If Despu s se utiliza un Timer para preguntar cada segundo si los archivos de texto plano tiempo txt y ejercicio txt existen en el caso que existan quiere decir que el usuario ha finalizado el ejercicio Estos archivos se generan al salir de cada uno de los ejercicios que tiene SILAPH 3D Si ambos archivos existen se lee la informaci n contenida en ejercicio txt el cual determina que ejercicio se est realizando se procede a copiar el archivo de texto plano tiempo txt en otro archivo tiempo1 txt luego se borran los archivos ejercicio txt y tiempo txt por ltimo se abre el registro de datos de cada ejercicio Dim archivo tiempo As Boolean If My Computer FileSystem FileExists tiempo txt Then archivo tiempo True 66 Else archivo tiempo False End If Dim archivo_ejercicio As Boolean If My Computer FileSystem FileExists ejerci
28. s ntomas de las enfermedades y sus causas generando avances en la anatom a y fisiolog a En el siglo XIX llegan tres descubrimientos importantes los cuales son la anestesia antisepsia y hemostasia En la actualidad Real Academia de la Lengua Espa ola Definici n de Cirug a Citada el 29 de Febrero de 2012 Disponible en lt http buscon rae es drael SrvliConsulta TIPO_BUS 38LEMA cirug EDa gt el m dico cirujano diagnostica cura y motiva a los pacientes a la prevenci n de enfermedades mediante ex menes peri dicos La Cirug a Laparosc pica se define como una t cnica quir rgica que se practica a trav s de peque as incisiones usando la asistencia de una c mara de video que permite al equipo m dico ver el campo quir rgico dentro del paciente y accionar en el mismo Este tipo de t cnica quir rgica recibe el nombre de t cnica m nimo invasivas MIS debido a que se evita que el paciente sea sometido a grandes cortes comunes en la cirug a abierta y teniendo un tiempo post operatorio m s corto y confiable Este tipo de procedimiento requiere de una c nula la cual proporciona el medio de acceso para la interfaz de video que permite visualizar el interior del paciente y el instrumental necesario para la cirug a Dentro de los instrumentos se encuentra e Instrumentos de separaci n y retracci n Son los encargados de separar y retraer las estructuras vecinas para adecuar la zona de trabajo
29. 12 Disponible en Internet lt http www chai3d org concept2 html gt 30 Sus caracteristicas son e Permite la conexi n e interacci n de m ltiples dispositivos hapticos e Necesita del sistema operativo Windows de 32 bits e Renderizado Gr fico o OpenGL o Iluminaci n din mica o Texturizado 2D y 3D o Propiedades de los materiales e Renderizado Haptico o Modelo Finger Proxy con radio variable Es el modelo que se usa para representar la interfaz haptica en el mundo virtual o Modelos dinamicos y estaticos de friccion o Efectos magneticos viscosos de vibraciones adherencia y deslice e Deteccion de Colisiones o Modelo AABB o Modelo esf rico e Extensiones que permite importar o Archivos de imagen BMP mapa de bits TGA formato gr fico que permite almacenar datos de imagen de 32 bits o Archivos de enmallado Mesh que la herramienta permite importar 3DS OBJ e Dispositivos H pticos o Dispositivo h ptico virtual o Omega x y Delta x o Novint Falcon o Freedom 6 36 o PHANToM e Reloj de alta precision nanosegundos e Librer as integradas a la Herramienta o ODE Open Dynamic Engine Movimiento de objetos r gidos o GEM Deformable Models Modelos deformables 4 1 2 OgreHaptics Es una librer a de c digo abierto escrita en C para ser integrada con Ogre3D y as poder crear entornos virtuales y usar el Renderizado h ptico Sus caracter sticas son e
30. AMA DE PROCESO DE SIMULACI N oocccccccccnconinncnninccncninnnns 26 3 4 DISE O DE ELEMENTOS QUE COMPONEN SILAPH 8D 0 0000 29 4 IMPLEMENTACI N DE SILAPH 8D ooccncnnnnninninninnonncnnnnnnn non nnn rca ancancancns 34 4 1 ELECCI N DE HERRAMIENTA COMPUTACIONAL 0ooocccccccinccncccinnins 34 A o at O 39 A e oo ee eee ere 37 Ao MA cl De ee ee ee ee ee eee eee re eae 37 AN As ADAE ae E 39 A A a aie 39 41e C ado comparat Oena a A E EE 40 4 2 PROCESO DE COMUNICACI N ENTRE LA INTERFAZ H PTICA Y EL MEA A e a a a 41 4 3 MOVIMIENTO DE PINZA CON LA INTERFAZ H PTICA NOVINT FALGON areata cela eal lec carl cle ana E dla act 45 4 4 NIVEL DE INTERACCI N HAPTICA DE SILAPH 3D 48 4 5 MODELO DEAGAR RE da aihekees 51 4 6 DESARROLLO GR FICO DE SILAPH 3D 53 ar NIVELES DESILAD SD 57 Aali KY Ud RO Pe De a Ree nen Pe N 60 Ace INI O 60 BGO NIVOLS epsa nares avauncasaeak acanasueanseevenanonesanadsrecasacoumiesacanmaaesaanne 61 AP A ao 62 AEO NIV CUO PE ase bach a badass terse aia and ges eae tale 62 ATO O o eee 63 4 8 DESARROLLO DE LA INTERFAZ GR FICA DE USUARIO 64 4 8 1 Protocolo de comunicaci n entre la Interfaz Gr fica de Usuario y los 2 21 G1 6 0 aii ido 66 4 8 2 Reconocer la Interfaz H ptica Novint FalconO ccooccconccccccnconcnnns 69 4 8 3 Escoger el Ejercicio a realizar occooccoocnoconcconnconnoconocanocnnnonanenaness 70 4 8 4 Visualizar los Resultados cccconncccon
31. APH 3D Bienvenido a SILAPH3D InstallShield Wizard continuar haga clic en InstallShield R Wizard instalar SILAPH3D en su equipo Para Siguiente ADVERTENCIA Este programa est protegido por las leyes de derechos de autor y otros tratados internacionales Fuente Autor 3 Seleccionar Acepto los t rminos del contrato de licencia y luego dar clic en Siguiente como en la Figura 78 Figura 78 Paso 3 Instalaci n SILAPH 3D Contrato de licencia Lea cuidadosamente el acuerdo de licencia siguiente ACERCA DE SILAPH 3D Es un simulador tridimensional desarrollado en la Universidad Pontificia Bolivariana para el desarrollo de la habilidad de transferencia de aros para cirug a laparosc pica usando una interfaz h ptica A Desarrollado por Ing Paola Andrea Loaiza G mez Ing Manuel Alexander Vega Uribe Acepto los t rminos del contrato de licencia No acepto los t rminos del contrato de licencia InstallShield Fuente Autor 110 4 Dar clic en Instalar como en la Figura 79 Figura 79 Paso 4 Instalaci n SILAPH 3D Preparado para instalar el programa El Asistente est preparado para comenzar la instalaci n Haga dic en Instalar para comenzar la instalaci n Si desea revisar la configuraci n de la instalaci n o realizar alg n cambio haga dic en Atr s Haga dic en Cancelar para salir del Asistente InstallShield Fuente Autor 5 Se inicia el proceso de insta
32. I 3D very quickly Please make demonstrate the capabilities offered by the sure to download the correct SDK for your platform framework Detailed information about the different The operating systems currently supported are classes and methods can also be found in the online Windows Linux and Mac OS X Previous versions of documentation that is also included in the SDK CHAI 3D can also be downloaded here packages Date 16 October 2009 Version 2 0 0 Platform Files Supported Haptic Devices Windows 32 bit delta x omega x falcon phantom freedom6 Windows 64 bit chai3d 2 0 0 win64 zip delta x omega x phantom freedom6 Mac OS X chai3d 2 0 0 mac dmg delta x omega x Linux 32 bit chai3d 2 0 0 linux 1686 tar gz delta x omega x Linux 64 bit chai3d 2 0 0 linux x86_64 tar gz delta x omega x Fuente Autor 2 Descomprimir la librer a en el disco principal de su computadora 3 Dentro de la librer a de Chai3D buscar la Carpeta bin como se muestra en la Figura 75 107 Figura 75 Paso 3 Instalacion Chai3D jo bin 23 05 2012 09 22 a Carpeta de archivos di doc 24 08 2009 06 05 Carpeta de archivos di examples 24 08 2009 06 05 Carpeta de archivos m external 24 08 2009 06 05 Carpeta de archivos di lib 24 08 2009 06 05 Carpeta de archivos Je modules 24 08 2009 06 05 Carpeta de archivos de projects 24 08 2009 06 05 Carpeta de archivos di src 24 08 2009 06 05 Carpeta de a
33. SIMULADOR TRIDIMENSIONAL PARA EL DESARROLLO DE LA HABILIDAD DE TRANSFERENCIA DE AROS PARA CIRUGIA LAPAROSCOPICA USANDO UNA INTERFAZ HAPTICA SILAPH 3D PAOLA ANDREA LOAIZA GOMEZ MANUEL ALEXANDER VEGA URIBE UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA ESCUELA DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRONICA FLORIDABLANCA 2012 SIMULADOR TRIDIMENSIONAL PARA EL DESARROLLO DE LA HABILIDAD DE TRANSFERENCIA DE AROS PARA CIRUG A LAPAROSC PICA USANDO UNA INTERFAZ H PTICA SILAPH 3D PAOLA ANDREA LOAIZA G MEZ MANUEL ALEXANDER VEGA URIBE Trabajo de Grado para optar al t tulo de Ingeniero Electr nico Director del Proyecto Mag SERGIO ALEXANDER SALINAS Ingeniero Electr nico UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA ESCUELA DE INGENIER A FACULTAD DE INGENIER A ELECTR NICA FLORIDABLANCA 2012 Floridablanca Septiembre de 2012 Nota de aceptacion Firma del Director Firma del Jurado Firma del Jurado A mis padres Tilcia y Luis y a mis hermanos por estar ahi siempre por cada una de esas palabras de aliento en el momento indicado A Alvaro Daniel por su apoyo y confianza Paola Andrea Loaiza Gomez A mis padres a mi hermano a mi abuela Paulina A mi abuelo Manuel a mi cunada Billy a mi amiga Patricia por todo el apoyo y confianza a lo largo de toda mi carrera profesional Manuel Alexander Vega Uribe AGRADECIMIENTOS Le damos gracias a Dios por estar con nosotros por brindarnos la fortaleza e iluminar nue
34. Se puede integrar con las API OpenGL y DirectX e Necesita del sistema operativo Windows de 32 bits e Renderizado H ptico e Dispositivos H pticos o Novint Falcon o PHANToM 4 1 3 H3DAPI Es una plataforma de codigo abierto para el desarrollo de software escrita en C y en Python que utiliza los est ndares de c digo abiertos de OpenGL y X3D con VRIES J OgreHaptics Manual v0 2 California US Jan 2009 pp 1 12 X3D Citada el 8 de Junio de 2012 Disponible en Internet lt http www web3d org realtime 3d x3d what x3d gt 37 dispositivos hapticos en un escenario grafico unificado para manejar graficos y h ptica Sus caracter sticas son e Renderizado Gr fico o OpenGL o X3D e Soporta el uso 2 interfaces h pticas al tiempo e Dispositivos H pticos o PHANToM o Omega o Delta o Novint Falcon e Superficies que se pueden generar o Profundidad o Lisa o Friccion o Magn tica e Efectos de Fuerza o De campo o Geometr a Magn tica o Funci n de posici n o Funci n de tiempo o Viscosidad 27 H38DAPI Citada el 8 de Junio de 2012 Disponible en Internet lt http www h3dapi org gt 38 4 1 4 HDAL HDAL es la abreviacion de Haptic Device Abstraction Layer se refiere a una librer a desarrollada por Novint Falcon y escrita en C Sus caracter sticas son e Descrita en C e Soporta el uso de 2 interfaces h pticas al tiempo e Renderizado Gr fico
35. a 31 Nivel 1 SILAPH 3D j Fuente Autor 4 7 2 Nivel 2 El Ejercicio 2 de la Figura 32 consiste en mover los 6 aros de la posici n de inicio izquierda a la final derecha sin dejarlos caer No posee un espejo en el piso tiene vista horizontal para mejorar la percepci n de profundidad los aros tienen un movimiento adicional de girar un poco sobre su eje para dificultar su ubicaci n y el orificio de estos tiene un di metro grande 60 Figura 32 Nivel 2 SILAPH 3D S LAPH 3D Fuente Autor 4 7 3 Nivel 3 El Ejercicio 3 de la Figura 33 consiste en mover los 6 aros de la posici n de inicio Izquierda a la final derecha sin dejarlos caer Posee un espejo en el piso vista inclinada de 34 para dificultar la percepci n de profundidad los aros son relativamente quietos para hacer m s sencilla su ubicaci n y el orificio de estos tiene un di metro menor Figura 33 Nivel 3 SILAPH 3D S LAPH 3D Fuente Autor 61 4 7 4 Nivel 4 El Ejercicio 4 de la Figura 34 consiste en mover los 6 aros de la posicion de inicio izquierda a la final derecha sin dejarlos caer No posee un espejo en el piso vista inclinada de 34 para dificultar la percepci n de profundidad los aros tienen un movimiento adicional de girar un poco sobre su eje para dificultar su ubicaci n y el orificio de estos tiene un di metro menor Figura 34 Nivel 4 SILAPH 3D S LAPH 3D Fuente Autor 4 7 5 Nive
36. a el 3 de Junio de 2012 Disponible en Internet lt http www blender org gt 93 Primero se declara el objeto como enmallado mesh para ser parte de la escena luego se carga el archivo con loadFromFile se le asigna las caracter sticas que se deseen para visualizarlo y por ultimo se agrega la imagen setImageModel a un objeto din mico createDynamicMesh El resultado obtenido se muestra en la Figura 26 Figura 26 Desarrollo gr fico Fuente Autor A partir de estos resultados se procede a ubicar todos los elementos que deben conformar el simulador basados en el ejercicio real como se observa en la Figura 27 Figura 27 Versi n 1 de SILAPH 3D Fuente Autor 94 Para ubicar los objetos en el ambiente 3D se usan los siguientes comandos con cada uno ellos en este caso solo se muestra la ubicaci n del Aro 1 pos cVector3d 0 33 0 675 0 88 rot identity rot rotate cVector3d 0 0 1 cDegToRad 90 ODEaro1 gt setPosition pos ODEaro1 gt setRotation rot Ahora en la Figura 28 se procede a arreglar est ticamente la versi n gr fica del simulador realizando mejoras visuales y modificando la posici n y color de los elementos Figura 28 Versi n 2 de SILAPH 3D Fuente Autor A cada uno de los aros es necesario asignarle una masa que se escoge dependiendo de que tanto esfuerzo se quiere hacer para trasladarlos esto se 55 hace con la funci n setMass y el v
37. a el proceso de instalaci n de la interfaz h ptica Novint Falcon Primero es necesario tener en cuenta las caracter sticas necesarias para la instalaci n de la Interfaz Requisitos m nimos del sistema e Procesador de 1 0 GHz e OS Windows XP Service Pack 2 Windows Vista e Tarjeta Grafica 128Mb Tarjeta aceleradora de gr ficos 3D e Versi n DirectX DirectX 9 0c e Espacio disponible en Disco Duro 1 5 GB e RAM m nima 512 MB e Conexion USB 2 0 Requisitos recomendados de Sistema e Procesador de 2 4 GHz o superior e OS Windows XP Service Pack 2 Windows Vista e Tarjeta Gr fica 256Mb Tarjeta aceleradora de gr ficos 3D e Espacio disponible en el Disco Duro 1 5 GB o superior e RAM m nima 1 GB 96 Para realizar el proceso de instalaci n es necesario seguir los siguientes pasos 1 Insertar el CD de instalacion de Falcone instalar los drivers Figura 56 Figura 56 Paso 1 Instalacion Novint Falcon a Unidad de DVD RW E gt FALCON_DRIVERS Realizar siempre esto para software y juegos Instalar o ejecutar el programa desde los medios 2 Ejecutar autorun exe a Proveedor no especificado Opciones de Uso general Abrir la carpeta para ver los archivos con Explorador de Windows Ver m s opciones de Reproducci n autom tica en el Panel de control Fuente Autor 2 Dar clic en Next Figura 57 Figura 57 Paso 2 Instalaci n Novint Falcon Fuente Autor 97 3 S
38. a la interfaz h ptica Novint Falcon 4 Indicador de Conexion de la interfaz haptica 5 Seleccionar el Ejercicio a realizar 113 6 Visualizador de mensajes Se muesira la descripcion de cada uno de los Ejercicios y mensajes de error 7 Boton para iniciar el Ejercicio seleccionado B 3 2 Botones de SILAPH 3D Para el uso de SILAPH 3D se necesita del teclado y de tres botones de la Interfaz Haptica Teclado Esc o X Cierra el ejercicio que se esta realizando Interfaz H ptica Novint Falcon En la Figura 83 se muestran los controles de la Interfaz h ptica Novint Falcon la cual tiene la posibilidad de manipular 4 botones pero en este simulador solo se usan 3 Figura 83 Botones Interfaz h ptica Novint Falcon Fuente Autor 114 Cada Boton tiene asignado una funcion las cuales son 1 Boton de inicio Boton para coger los aros Boton para detener el cronometro cuando se termina el ejercicio El bot n de inicio debe oprimirse una vez el usuario se sienta listo para iniciar la traslaci n de los aros y aqu empieza a correr el tiempo Cuando se desee coger un aro debe mantenerse oprimido el bot n central hasta que se llegue a la ubicaci n deseada El cron metro se detiene con el bot n superior para que este sea guardado en la Base de datos de SILAPH 3D B 3 3 Ejercicios La ejecuci n de cada uno de los ejercicios consiste en trasladar los 6 aros que inicialmente se encuentra
39. aci n Novint Falcon Unidad de DVD RW E 34 NVENT_INSTALLER Realizar siempre esto para software y juegos Instalar o ejecutar el programa desde los medios sil Ejecutar autorun exe Sage Proveedor no especificado Opciones de Uso general Abrir la carpeta para ver los archivos con Explorador de Windows Ver m s opciones de Reproducci n autom tica en el Panel de control Fuente Autor 100 11 Dar clic en Next Figura 64 Figura 64 Paso 11 Instalacion Novint Falcon RE ooo Fuente Autor 12 Seleccionar I agree to the terms of this license agreement y luego dar clic en Next 13 Escribir el nombre y la compania que se desee luego seleccionar Next 14 Escoger la ruta de acceso y dar clic en Next 15 Seleccionar la carpeta y Seleccionar Next Figura 65 Figura 65 Paso 15 Instalaci n Novint Falcon Novint N VeNT Fuente Autor 101 16 Dar clic en Next Figura 66 Figura 66 Paso 16 Instalaci n Novint Falcon 2 N VeNT for Novin You are now ready to install N VeNT for Novint Technologies 1 4 8 0_080403 Fuente Autor 17 Inicia el proceso de instalaci n de los juegos 18 Dar clic en Finalizar 19 Inserte el cable USB en la parte de atr s del Falcon y en un puerto USB del computador Los drivers se instalan autom ticamente 20 Conecte el Novint Falcon a 120 Volt A 2 TUTORIAL DE INSTALACION DE VISUAL STUDIO 2010 Este tutorial es una g
40. adas con los Ejes 12 2125 Open Dynamics Engine ODE sra 13 22 SIMULADORES E INTERFACES H PTICAS EN ENTRENAMIENTO O12 0 O e e e dde 13 2 2 1 Los videojuegos pueden ser herramientas altamente eficaces programas de estudio Los empleados aprenden m s olvidan menos y dominan Mas COMPE S ssrt Trigai AE Gale EEN 14 2 2 2 Videojuegos preparan el cerebro para grandes tareas 008 14 2 2 3 Tecnolog a t ctil para videojuegos garantizada para enviar escalofr os MEMOCIONO S ranae 15 2 2 4 Estudiantes de medicina abiertos a aprender con videojuegos 16 2 2 5 Nuevo instrumento de entrenamiento permite a los cirujanos sentir la fuerza de alcance en la Cirug a Minimamente Invasiva oocccocccocncconinocos 16 2 2 6 Sistema de Interfaz H ptica para sistemas de video o cccooc 16 2 2 7 Dispositivo de Interfaz H ptica y el montaje del actuador lineal que proporciona sensaciones t ctiles oooccccocnccoconnnoconnnonacnnonannnnonenononencnnns 17 2 2 8 Interfaz H ptica para Simulaci n de Palpaci n ccoccccccccccnnnccncnnno 17 2 2 9 Sistema de im genes con Interfaz Haptica ooocccconcnccconcncnnncnnnnnos 18 2 2 10 SIMUlaci n MECCA ic cetec se sete cent oteenen a e e E a e 18 3 DISE O DE SILLAS Dior risa eros 22 31 REQUISITOS DE SILA HA SD atando 22 3 2 PLANTEAMIENTO DEL DESARROLLO DE SILAPH 8D 008 25 3 3 DIAGR
41. ai3d que permite la comunicaci n La Interfaz Gr fica de Usuario se dise para personas con conocimientos m nimos en computaci n permitiendo un acceso r pido y sencillo a los ejercicios desarrollados La estabilidad del sistema se logr implementando un modelo masa resorte y amortiguador en el agarre de los objetos mientras que con el modelo masa resorte los objetos presentaban mayor oscilaci n 8 7 Con la realizacion de este proyecto se incentiva a los estudiantes a desarrollar simuladores que suplan necesidades existentes en el mundo de la medicina ya que es un campo del que poco se ha explorado en la Universidad Pontificia Bolivariana Con la valoraci n del resultado de SILAPH 3D por parte de los m dicos se recomienda seguir desarrollando simuladores que complementen su formaci n y ayuden a mejorar su desempe o Es recomendable implementar una interfaz h ptica que permita tener un movimiento cercano al real debido a que el cirujano que practica la Cirug a Laparosc pica realiza movimientos con m s de 3 grados de libertad 88 7 BIBLIOGRAF A Real Academia de la Lengua Espa ola Definici n de Cirug a Citada el 29 de Febrero de 2012 Disponible en lt http buscon rae es drael Srvlt Consulta TIPO_BUS 38LEMA cirug EDa gt TR BOL J HERREROS M Historia de la cirug a Revista Future En linea 2005 Citada el 7 de Marzo de 2012 Disponible en Internet lt http Inx futureme
42. alor que se escoge es afectado por la gravedad seleccionada anteriormente El siguiente paso es la integraci n del simulador con la pinza para cirug a laparosc pica desarrollada en Solidworks en donde la pinza hace m s real el simulador como se muestra en la Figura 29 de forma que con sta sea posible trasladar los aros que componen el simulador Figura 29 Versi n 3 de SILAPH 3D Fuente Autor Para lograr que la pinza tenga el mismo movimiento de la interfaz H ptica se debe usar la siguiente asignaci n Herramienta_base gt m_proxyMesh gt addChild pinza Herramienta_base gt m_proxyMesh gt addChild pieza Herramienta_base gt m_proxyMesh gt addChild piezal Donde la pinza es el tubo largo la pieza1 y la pieza son las que componen la pinza de agarre 96 Para lograr el desarrollo de SILAPH 3D se deben tener los archivos de encabezado CODEGenericBody h y CODEWorld h donde el primero es una clase base para modelar cualquier cuerpo ODE dinamico y el segundo es el que implementa un mundo virtual para objetos ODE Tambi n es necesario incluir el archivo ode h el cual incluye todas las herramientas necesarias para establecer las colisiones fricciones de los objetos 4 7 NIVELES DE SILAPH 3D Para desarrollar cada uno de los niveles es necesario incluir las siguientes librer as include lt assert h gt Define una macro que puede ser utilizado como una herramienta de depuraci n est ndar
43. anwick 2010 Association for the Study of Medical Education pp 164 175 32 SolidWorks Citada el 13 de Marzo de 2012 Disponible en Internet lt http www solidworks com gt 33 Silicon Graphics Inc The OpenGL Utility Toolkit GLUT Programming Interface API Versi n 3 Febrero 1996 pp 1 68 93 34 Master de Informatica Grafica Juegos y Realidad virtual Tecnicas y dispositivos de Realidad Virtual Agosto de 2007 Espana Universidad Rey Juan Carlos 2007 11 p 35 DIAZ M todos de Renderizado multisensorial y Analisis de estabilidad en Interfaces H pticos Tesis de Doctorado Espa a Universidad de Navarra Escuela superior de Ingenieros 2008 210 p 36 Chai3D Citada el 6 de Junio de 2012 Disponible en Internet lt http www chai3d org concept2 html gt 37 VRIES J OgreHaptics Manual v0 2 California US Enero 2009 pp 1 12 38 X3D Citada el 8 de Junio de 2012 Disponible en Internet lt http www web3d org realtime 3d x3d what x3d gt 39 H3DAPI Citada el 8 de Junio de 2012 Disponible en Internet lt http www h3dapi org gt 40 Novint Technologies Inc HDAL Programmer s Guide V2 0 0 Albuquerque USA Feb 2008 42 p 41 HAPTIK Citada el 8 de Junio de 2012 Disponible en Internet lt http sirslab dii unisi it haptiklibrary gt 42 Novint Technologies Inc Falcon Test Procedure Alburquerque USA pp 1 7 94 43 Microsoft Visual Studio 2010 Ultimate Ci
44. arios iwe la siguiente casilla i 51 emia a Mons Comenstion informaci n sobre la insialaci n JoPara obtener m s informaci n lea la Declaran de arvesdad Cima completada Haga cht en Siguiente para continuar Fuente Autor 4 Se alar la opci n He le do los t rminos de la licencia y los acepto y luego dar clic en Siguiente Figura 69 Figura 69 Paso 4 Instalaci n Microsoft Visual Studio Salga de todas las aplicaciones antes Lea detenidamente hasta que comprenda perfectamente idos los derechos y de continuar con la instalaci n netos desen en le tros de ls ena Debe areni cers birea pra poder alaba ol safha T RMINOS DE LICENCIA DEL SOFTWARE DE MICA J HI programa de instalaci n inetalar los MICROSOFT VISUAL STUDIO 2050 ULTIMATE Y DDICI N DE PRLEDA Quieres C mporn nida Enformes de errores de Mierasa WE 4 0 Runtime ef a WS 10 0 Gunkine 86 WC 10 0 Quntime x64 Herogof NET Fraomewors 4 peeves de Miercseh Visual Stud Les presentes termes de leona coment yen yn contrato ente Mess Requisitos 2010 de 64 bets 54 Presione la tecla Av P g para wer m s endo Hiroa Wena Studia 2010 Hitimate He bead los L rmeinos de la hoencia y los mepit Mo sorpla krs boomers de la lencia Para reslaar la iratalaci n debe soeptar los irunga de her Soha u a das de producto de 25 caracteres v lida cuando ge le pida Fuente Autor 104 5 Senalar la opcion Todos elegir la ruta de
45. cio txt Then archivo_ejercicio True Else archivo_ejercicio False End If Dim abrir_registro As Boolean If archivo ejercicio And archivo tiempo Then abrir_registro True Else abrir_registro False End If If abrir_registro Then If entre Then entre False Dim fileReader As System IO StreamReader fileReader My Computer FileSystem OpenTextFileReader ejercicio txt Dim stringReader As String stringReader fileReader ReadLine fileReader Close If stringReader ejercicio 1 Then My Computer FileSystem CopyFile tiempo txt _ tiempol txt True My Computer FileSystem DeleteFile ejercicio txt My Computer FileSystem DeleteFile tiempo txt entre True Registro ejercicio 1 Show End If End If End If Esto ultimo se debe realizar con los 6 ejercicios que componen SILAPH 3D 67 A continuaci n se muestra en la Figura 38 el diagrama de flujo que plasma el funcionamiento del protocolo utilizado En el diagrama se muestra un proceso debido a que en todo momento se est preguntando la nica forma de salir es cerrando la ventana de SILAPH 3D Figura 38 Diagrama de Flujo de comunicaci n GUI y Ejercicios Existe tiempo txt Borrar tiempo txt Existe ejercicio tt Inicio de Cron metro P Timer 15 Existe ejercicio tet y tiempo txt Leer ejercicio tt Copiar tiempo ba en tlempol txt Borrar ejercicio bd
46. cnnnnannncnnnonannnnunnnnnons 78 Encuesta de Entrada Pregunta 2 cccccssccceeeeceseecseeceueeceeeceueeseaees 78 Encuesta de Entrada Pregunta devieiiioiaiiediiiieiali iii 79 Encuesta de Entrada Pregunta 4 ooccconccccccnccccnccncnconcncnnnncnncnconononnnos 79 Encuesta de Entrada Pregunta D ooccccccnccccnccncnocncnnnannnnannnnannnnnnnnnnnos 80 Encuesta de Entrada Pregunta B ccoccccoccnccoccnconcnccncncnncncnnnncnncncnncnonanos 80 Encuesta de Entrada Pregunta 7 oocccccnnccccncccnnnconnnnannncannnnannnnannnnnons 81 Encuesta de Salida Pregunta 7 2 ccccccccccscccdcceccscdeeecseeeeeceeesedesescdeceouses 82 Encuesta de Salida Pregunta 2 cccoocccccccncccccncocononocacnnonannnnnannconnnnnnnns 82 Encuesta de Salida Pregunta 3 cccoocncccccncocccnnoconnnocannnonanncnononononcnonons 83 Encuesta de Salida Pregunta 4 cccccocococccococonocononononanononannnnnnnnnnnos 83 Encuesta de Salida Pregunta 5 2 c csccdeccccccdeeecessdecetesedesasecedevecesedeceden 84 Encuesta de Salida Pregunta 6 sessvirsirravicna cimas 84 Paso Instalacion NINO MINE FAC o 97 Figura 57 Figura 58 Figura 59 Figura 60 Figura 61 Figura 62 Figura 63 Figura 64 Figura 65 Figura 66 Figura 67 Figura 68 Figura 69 Figura 70 Figura 71 Figura 72 Figura 73 Figura 74 Figura 75 Figura 6 Figura 77 Figura 78 Figura 79 Figura 80 Figura 81 Figura 82 Figura 83 Figura 84 Figura 85 Paso 2 Instalac
47. concepts Science Daily En l nea Julio 14 2009 Citada el 20 de Febrero de 2012 Disponible en lt http www sciencedaily com releases 2009 07 090714085822 htm gt LAP Mentor Citada el 30 de Marzo de 2012 Disponible en Internet lt http simbionix com simulators lap mentor gt 19 Figura 8 Simulador virtual LAP Mentor gt Fuente http www ccmijesususon com es noticias 1 15 simulador lap mentor li de simbionix html e Simulador de Laparoscopia CAE LaparoscopyVR El Simulador de laparoscopia CAE LaparoscopyVR se puede observar en la Figura 9 Figura 9 Simulador virtual Medical Simulator Fuente http www medicalsimulator com base asp idProducto 296781dFamilia 465 amp idFamiliaPadre 90 20 Este simulador permite la retroalimentacion de fuerzas realimentacion visual y audible que imitan la apariencia y sensaci n de procedimientos reales LapVR fue dise ado mediante la revisi n del curr culo de los Fundamentos para Cirug a Laparosc pica FLS aprobado por Society of American Gastrointestinal Endoscopic Surgeons SAGES y la retroalimentaci n con cirujanos de instituciones de renombre mundial llevando a cabo la investigaci n en profundidad sobre las necesidades de entrenamiento Simulador de Laparoscopia CAE LaparoscopyVR Citada el 22 de Mayo de 2012 Disponible en Internet lt http Awww medicalsimulator com base asp idProducto 2967 amp idFamilia 465 amp idFamilia Padre 90
48. cta la pinza con el tubo que tiene 1 2cm de largo y 8mm de di metro despu s la esfera del extremo superior con un radio de 3 5mm y por ltimo se dise a la pinza que tiene 1cm de largo SolidWorks Citada el 13 de Marzo de 2012 Disponible en Internet lt http www solidworks com gt 30 Figura 13 Pinza Fuente Autor Como se quiere dar movimiento de apertura a la pinza se disena una pinza para cirugia con las mismas piezas de la Figura 13 pero se debe modificar la pinza de agarre las cuales se reemplazan con piezas independientes que tiene un largo de 1 2cm y un ancho inferior al diametro de la pieza de union e Aros El aro de la Figura 14 se desarrolla basado en los simuladores existentes de forma que se le coloca al hueco interno un radio superior al de la estaca y una altura inferior a esta Primero se debe construir en un plano un triangulo equilatero con lado de 3cm luego se le da una altura de 3 5cm y por ultimo se hace un cilindro en el interior que atraviesa el objeto 31 Figura 14 Aro Fuente Autor Para crear diferentes niveles de dificultad se crea otra version de aro que se muestra en la Figura 15 que tiene mayor espacio en su interior y facilita su ubicacion en el simulador El aro tambien es un triangulo equilatero con lado de 3cm se le realiza un triangulo equilatero interno de aproximadamente 2 6cm de lado y se le da una altura de 3 5cm para dar estabilidad Figura 15
49. da de configuraciones dise ada para la actividad de desarrollo Puede elegir utilizar una colecci n de configuraciones diferente en cualquier momento En el men Herramientas elija Importar y exportar configuraciones y a continuaci n seleccione Restablecer todas las configuraciones Elija la configuraci n de entorno predeterminada Configuraci n de Administraci n de proyectos Descripci n Configuraci n de desarrollo de Visual Basic Seleccione una configuraci n de las colecciones de la Configuraci n de desarrollo de Visual C lista Configuraci n de desarrollo de Visual C Configuraci n de desarrollo de Visual F Configuraci n general de desarrollo Desarrollo web Desarrollo web solo c digo Iniciar Visual Studio Cerrar Visual Studio Fuente Autor 106 A 3 TUTORIAL DE INSTALACION CHAI3D Este tutorial es una gu a para el proceso de instalaci n de la librer a CHAISD 1 Ir a http www chai3d org download html y descargar la librer a de CHAISD para Windows 32Bits como en la Figura 74 Figura 74 Paso 1 Instalaci n Chai3D CONCEPT DOWNLOAD PEOPLE PROJECT SUPPORT CHAI3D org Here you can download pre configured SDKs for a If you are new to using CHAI 3D we invite you to range of environments and platforms These are explore the various examples that were carefully completely self contained development kits so you designed and documented within the code to can start using CHA
50. de los Fundamentos de Cirug a Laparosc pica FLS con el cual buscaba dise ar un programa para ense ar los aspectos cognitivos y psicomotores para la Cirug a Laparosc pica El programa FLS consta de dos componentes un m dulo did ctico para la educaci n y una parte cognitiva El primero consiste en conocimiento juicio y habilidades t cnicas bases para la cirug a laparosc pica y el segundo se ocupa del conocimiento preoperatorio intra operatorio postoperatorio y de las consideraciones b sicas de los procedimientos laparosc picos El manual pr ctico de habilidades de formaci n fue dise ado por el Dr Fried y sus colegas de la Universidad de McGill Con este manual se busca desarrollar las habilidades manuales b sicas como la transferencia bimanual corte preciso uso de ligadura y sutura con nudo intracorp rea y extracorp rea Tipos de ejercicios para cirug a laparosc pica Los Fundamentos para Cirug a Laparosc pica muestran una serie de ejercicios para la adquisici n de habilidades planteados por McGill Inanimate System for Training and Evaluation of Laparoscopic Skills En la tabla 1 se muestran los 5 ejercicios SOPER N FRIED G The Fundamentals of Laparoscopic Surgery Its time has come Bulletin of the American College of Surgeons En l nea Vol 33 Septiembre 2008 Citada el 19 de Marzo de 2012 Disponible en Internet lt http www flisprogram org wp content uploads 2010 10 FLSpr
51. delimitado seg n sus medidas m ximas en un cubo RESUMEN GENERAL DE TRABAJO DE GRADO TITULO SIMULADOR TRIDIMENSIONAL PARA EL DESARROLLO DE LA HABILIDAD DE TRANSFERENCIA DE AROS PARA CIRUGIA LAPAROSCOPICA USANDO UNA INTERFAZ HAPTICA SILAPH 3D AUTORES PAOLA ANDREA LOAIZA G MEZ MANUEL ALEXANDER VEGA URIBE FACULTAD FACULTAD DE INGENIER A ELECTR NICA DIRECTOR SERGIO ALEXANDER SALINAS RESUMEN Este proyecto muestra el dise o e implementaci n de un simulador virtual tridimensional con realimentaci n h ptica que permite ejercitarse en el desarrollo de habilidades para la Cirug a Laparosc pica por medio del ejercicio de transferencia de aros usando la Interfaz Novint Falcon SILAPH 3D ayuda al usuario a adquirir la habilidad mano ojo ideal para estudiantes de medicina y m dicos que desean perfeccionar sus movimientos para Cirug a Laparosc pica de forma que tienen la posibilidad de experimentar sensaciones en un mundo tridimensional pero con visualizaci n bidimensional similar a los sistemas de video usados actualmente en las salas de cirug a El grupo de Investigaci n de Bioingenier a Se ales y Microelectr nica tiene como objetivo desarrollar tecnolog as en Ingenier a Electr nica que tengan aplicaciones m dicas es por esto que es de vital importancia entrar en el campo de los simuladores m dicos virtuales debido a que es un rea en la que hay mucho por explorar y en la que se puede ayudar de manera direc
52. dicos com Revista_future Articulos amp Trabajos historia HI STORIAQX htm gt CARRILLO A RAMIREZ J Definici n y Resumen hist rico En TARGARONA E Cirug a Endosc pica Espa a Ar n Ediciones 2003 p 34 FULLER Cirug a Ginecol gica y obst trica En Instrumentaci n Quir rgica Teor a t cnicas y procedimientos 4 ed Madrid Editorial m dica panamericana S A 2007 p 563 608 SOPER N FRIED G The Fundamentals of Laparoscopic Surgery lts time has come Bulletin of the American College of Surgeons En linea Vol 33 Septiembre 2008 Citada el 19 de Marzo de 2012 Disponible en Internet lt http www flsprogram org wp content uploads 201 0 10 FLSprogramSoper Fried pdf gt 89 FLS Manual skills written Instructions and Performance Guidelines Citada el 30 de Mayo de 2012 Disponible en Internet lt http www unmc edu mis docs Manual_ Skills Guidelines FOR _CD pdf gt HAYWARD V ASTLEY O CRUZ M ROBLES G Haptic interfaces and devices Sensor review En linea Vol 24 Numero 1 2004 Citada el 11 de Febrero de 2012 pp 16 29 Disponible en Internet lt http www roblesdelatorre com gabriel VH OA MC DG GR 04 paf gt Retroalimentaci n h ptica en los juegos de video Citada el 11 de Febrero de 2012 Disponible en Internet lt http www electricalfacts com Neca Technology_sp video_games haptic_sp shtml gt Retroalimentaci n h ptica Citada el 11 de Febrero de 2012
53. do a su bajo costo es uno de los dispositivos h pticos m s usados en el mercado Retroalimentaci n h ptica Citada el 11 de Febrero de 2012 Disponible en Internet lt http www xpertos tv tecnologia Articulos VistadeArt C3 ADculos tabid 22 1 Article 379 retroalim entacin hptica qu es eso aspx gt Novint Falcon Citada el 21 de Marzo de 2012 Disponible en Internet lt http www novint com index php products novintfalcon gt Figura 4 Interfaz Haptica Novint Falcon A Fuente http handlab iit edu images 5 5f Novint_falcon copy jpg Las especificaciones t cnicas de la interfaz h ptica se encuentran en la Tabla 2 Tabla 2 Especificaciones T cnicas de Interfaz H ptica ESPECIFICACIONES TECNICAS Espacio de Trabajo H ptico 4 x 4 x 4 Capacidad de Fuerza gt 2 lbs Resoluci n de Posici n gt 400 dpi 30W 100V 240V 50Hz 60Hz Fuente Novint Technologies Inc Technical Specifications for Novint Falcon En linea Estados Unidos 2011 Citado el 9 de Junio de 2012 Disponible en Internet lt http www novint com index php novintxio 41 gt 10 2 1 4 Deteccion de Colisiones A la hora de desarrollar simuladores que requieran interaccion entre objetos se ve la necesidad de utilizar las colisiones En este proyecto se dara importancia a las colisiones esf ricas y a las colisiones c bicas por esto se hace nfasis en dos modelos diferentes el Bounding Sphere BS y el Axis Al
54. e Varios aprendices pueden participar en intervenciones y realizar un intercambio de conceptos para mejorar la toma de decisiones e Los m dicos experimentados pueden ensayar procedimientos que no han realizado recientemente y pueden seguir actualizandose en nuevas t cnicas e Proporciona la oportunidad al usuario de aprender a trav s de sus propios errores con el fin de no volverlos a cometer y menos en un paciente en la vida real ya que puede costarle la vida A partir de las ventajas que debe proporcionar un simulador virtual y de las ventajas de realizar entrenamiento por medio de simuladores se establecen las pautas para SILAPH 3D e El entorno gr fico debe ser tridimensional para tener la percepci n de profundidad e Se debe tener realimentaci n de contacto de la interfaz h ptica Novint Falcon con los objetos que componen el simulador e Se debe tener diferentes niveles de dificultad que se escoger an en una Interfaz Gr fica de Usuario e Se debe medir el tiempo para tener un punto de comparaci n de la mejora de la habilidad e Se deben guardar los datos de tiempo de los diferentes usuarios 24 3 2 PLANTEAMIENTO DEL DESARROLLO DE SILAPH 3D Para el desarrollo del simulador es necesario realizar el diseno conceptual para definir las etapas y herramientas necesarias para SILAPH 3D el desarrollo propuesto se muestra en la Figura 10 Figura 10 Diagrama de bloques SILAPH 3D Desarrollo Software
55. e aceler metros se pueda controlar dicha interfaz cada movimiento tiene una realimentaci n que se experimenta como una sensaci n real La meta de este sistema es utilizarlo como medio para educar al usuario con simulaciones 2 2 7 Dispositivo de Interfaz H ptica y el montaje del actuador lineal que proporciona sensaciones t ctiles Erik Shanoian desarrolla un dispositivo que permite por medio de sensores de detecci n que se proporcionen sensaciones de fuerza al usuario las cuales se generan gracias a unos actuadores que llegan a producir la flexi n de una cantidad de articulaciones que permiten movimientos lineales esta flexi n se deriva de una fuerza rotatoria que produce tal movimiento lineal y sta es transmitida al usuario ste desarrollo es parecido a controladores h pticos tales como Sony Dualshock el Nintendo Rumble Pack que se encuentran en el mercado pero tienen costos elevados 2 2 8 Interfaz H ptica para Simulaci n de Palpaci n La palpaci n es una destreza muy importante en la vida de un m dico por medio de ella se realiza un diagn stico sobre el rea afectada del paciente Debido a esto es de especial inter s que el m dico sea entrenado de forma adecuada 18 Sony Corporation JP Sony Electronics Inc US Haptic interface system for video systems Inventor Y MURAKI U S patent No 7 830 361 Nov 9 2010 1 Immersion Corporation Haptic interface device and actuator assembly providi
56. eleccionar I agree to the terms of this license agreement y luego dar clic en Next Figura 58 Figura 58 Paso 3 Instalacion Novint Falcon End User License Agreement IMPORTANT READ BEFORE INSTALLING THE PROGRAM OR ACCOMPANYING DOCUMENTATION This End User License Agreement EULA is a legal agreement between the individual downloading or installing the Licensed Product You or Your and Novint Technologies Inc Novint regarding Your rights to the Licensed Product and is effective as of the date accepted by You or the date You install or use the Licensed Product or any portion thereof whichever first occurs The Licensed Product includes computer Fuente Autor 4 Escribir el nombre y la compania que se desee luego seleccionar Next Figura 59 Figura 59 Paso 4 Instalacion Novint Falcon Fuente Autor 98 5 Escoger la ruta de acceso y dar clic en Next Figura 60 Figura 60 Paso 5 Instalacion Novint Falcon Fuente Autor 6 Dar clic en Next Figura 61 Figura 61 Paso 6 Instalacion Novint Falcon Fuente Autor 99 7 Inicia el proceso de Instalacion 8 Se ha finalizado la instalaci n Dar clic en Finish Figura 62 Figura 62 Paso 8 Instalacion Novint Falcon Fuente Autor 9 Ahora es necesario reiniciar el computador 10 Se procede a la instalaci n de los Juegos insertando el Novint Game DVD Figura 63 Figura 63 Paso 10 Instal
57. ementos que componen el entorno gr fico como se muestra en la Figura 24 donde los aros caen con ayuda de una fuerza paralela a ellos al plano ubicado en la parte inferior que los sostiene y estos no atraviesan la estructura de las estaca Figura 24 Interacci n entre objetos Fuente Autor 90 Para lograr que los aros se vean afectados por la gravedad se debe ejercer una fuerza a lo largo del eje z y es necesario utilizar la siguiente funcion ODEescena gt setGravity cVector3d 0 0 0 0 9 8 Donde ODEescena es el ambiente donde se ubican los objetos gr ficos 4 5 MODELO DE AGARRE Para el agarre de los objetos se usa la ley de Hooke la cual plantea que cuando un resorte es deformado ste ejerce una fuerza opuesta a la deformaci n que es proporcional a la magnitud de la deformaci n sobre el resorte esta se expresa matem ticamente de la siguiente forma F kx Donde k Constante del resorte x Diferencia entre la posicion de los objetos implicados Para a adirle el amortiguamiento al modelo se usa la siguiente f rmula F k Xproxy Xagarre B Vproxy Vagarre 3 SERWAY Raymond FAUGHN Jerry Vibraciones y ondas En Fundamentos de Fisica 6 ed M xico 2005 p 137 140 GRACIA Luis PEREZ Carlos Aplicaciones de sistemas mec nicos En Modelado de Sistemas Din micos Editorial ECU Espa a p 97 91 Donde k Constante del resorte Xproxy Posicion del proxy Xagar
58. en una estaca a las otras 6 estacas que est n libres SILAPH 3D tiene 6 ejercicios que se pueden ver en la Figura 84 dise ados con el objetivo de ayudar a desarrollar la habilidad de transferencia de aros para la Cirug a Laparosc pica siendo el Ejercicio 1 el nivel m s b sico y el Ejercicio 6 el nivel m s complejo 115 Figura 84 Ejercicios de SILAPH 3D Fuente Autor B 3 4 Registro de Datos en SILAPH 3D El registro de datos de la Figura 85 se despliega una vez terminado el ejercicio escogido el cual tiene las siguientes funciones Digitar el Nombre del usuario Digitar Apellido del usuario Tiempo empleado en el ejercicio El usuario o el asesor determina si la prueba es v lida o no Env o de datos para registro Ste SY NY SF Lista de datos registrados 116 Figura 85 Registro de datos SILAPH 3D REGISTRO EJERCICIO 1 Nombre Aoo mame 2 Tiempo 14 0 Prueba valida A Prueba Nombre Apellido Tiempo v lida Fuente Autor B 3 5 Reglas de uso Cuando se inicia un ejercicio en caso de que se alumbre el logo de la Interfaz h ptica de color rojo se debe extender y meter los brazos de dicha interfaz hasta que el logo cambie a color azul Una prueba es v lida cuando no se deja caer el aro que se traslada en caso que se deje caer el aro se puede continuar con la ejecuci n de la prueba pero en el registro debe quedar constancia de que la prueba no es v lida Es recom
59. endable realizar la prueba con asesor a para tener una realimentaci n El n mero de repeticiones del traslado de los seis aros se define dependiendo de la mejor a y del nivel de dificultad Seg n los Fundamentos para Cirug a Laparosc pica la duraci n de la ejecuci n del ejercicio debe variar de 48 a 300 segundos y se deben hacer entre 2 y 10 repeticiones 117
60. esta de Entrada La encuesta de inicio tiene el objetivo de determinar la aceptaci n por parte de los profesionales y aprendices sobre los simuladores A continuaci n se muestran los resultados de cada una de las preguntas realizadas en las pruebas piloto 17 Ha participado en algun tipo de simulaci n para laparoscopia Figura 43 Figura 43 Encuesta de Entrada Pregunta 1 Ha Si E No Fuente Autor Si la respuesta anterior es si Qu tipo de simulador ha utilizado Figura 44 Figura 44 Encuesta de Entrada Pregunta 2 l Por computador sin Joystick E Fisico h Por computador con Joystick Fuente Autor 78 Si la respuesta de la pregunta 1 es si Cu ntas veces ha utilizado estos simuladores Figura 45 Figura 45 Encuesta de Entrada Pregunta 3 MO0a3 M4a6 w6a9 E 10o mas Fuente Autor Conoce sobre los ejercicios propuestos por los Fundamentos para cirug a laparosc pica FLS Figura 46 Figura 46 Encuesta de Entrada Pregunta 4 E Si E No Fuente Autor 79 Ha realizado simulaci n de transferencia de aros Figura 47 Figura 47 Encuesta de Entrada Pregunta 5 E S E No Fuente Autor Est dispuesto a probar nuevos simuladores Figura 48 Figura 48 Encuesta de Entrada Pregunta 6 0 Fuente Autor 80 Le gustaria utilizar un simulador por computadora con Joystick virtual Figura 49 Fi
61. gura 49 Encuesta de Entrada Pregunta 7 0 Ma S E No Fuente Autor A partir de estos resultados iniciales se observa que existe una necesidad de desarrollar simuladores f sicos o virtuales que permiten la formaci n de m dicos para Cirug a Laparosc pica porque el 60 de los encuestados no tuvieron la oportunidad de participar en alg n tipo de simulaci n donde no existe peligro sino en entornos de alto riesgo como lo son las intervenciones quir rgicas Adem s dentro de los encuestados se observa un alto nivel de aceptabilidad para el uso de nuevos simuladores debido a que el 100 de estos est dispuesto a probarlos 5 1 2 Encuesta de Salida La encuesta de salida tiene el objetivo de evaluar el desempe o de SILAPH 3D y la conformidad por parte de los usuarios hacia este simulador A continuaci n se muestran los resultados de las respuestas a las preguntas elaboradas 81 C mo le pareci el entorno gr fico del Simulador SILAPH 3D Figura 50 Figura 50 Encuesta de Salida Pregunta 1 E Excelente E Bueno hd Regular E Malo Fuente Autor C mo le pareci las sensaciones de fuerza producidas en el Simulador SILAPH 3D Figura 51 Figura 51 Encuesta de Salida Pregunta 2 Excelente E Bueno td Regular E Malo Fuente Autor 82 Usar a de nuevo este simulador SILAPH 3D Figura 52 Figura 52 Encuesta de Salida Pregunta 3 E Si E No Fuente Auto
62. i n Novint Falcon occcoccccocncccncconoconnncnnoconononncnanonanoss 97 Paso 3 Instalaci n Novint Falcon occccccccocccccncconococnconnonocononnnnanonanoss 98 Paso 4 Instalaci n Novint FA COM co 98 Paso 5 Instalaci n Novint Fa COM cin 99 Paso 6 Instalaci n Novint Falcon occccccccccccccncconococnncnnocanononncnanonanoss 99 Paso 8 Instalaci n Novint Falcon oocccocccoccccocncocncconocococonncnanncnnnnnos 100 Paso 10 Instalaci n Novint Falcon occccccococccocncccnccocnccnnonanoconononos 100 Paso 11 Instalaci n Novint Falcon occcoccccocnccnncconccocnconnonanicanononos 101 Paso 15 Instalaci n Novint Falcon occcoccccocncocncccnccocnccnnocanoconononos 101 Paso 16 Instalaci n Novint Falcon occcoccccocnconncccnicocncconocaniconononos 102 Paso 2 Instalaci n Microsoft Visual Studio cccoccccoccccoccnccncnnonnnnnas 103 Paso 3 Instalaci n Microsoft Visual Studio ooccccocccccncnconnnconcnnna 104 Paso 4 Instalaci n Microsoft Visual Studio cccoocccccccccccnconcncnncnnnns 104 Paso 5 Instalaci n Microsoft Visual Studio ooccccoccccoccnconcnonannnnns 105 Paso 6 Instalaci n Microsoft Visual Studio ooocccccccccccnccocnnnnnnnnas 105 Paso 7 Instalaci n Microsoft Visual Studio ccoccccocccccncncconnnnannnnas 106 Paso 8 Instalaci n Microsoft Visual Studio cooccccocccccccnccncnnnannnnns 106 Faso nstalacion ORAIS Diaria iia 107
63. igned Bounding Box AABB 2 1 4 1 Colisi n delimitada por Esferas Esta t cnica consiste en encerrar los objetos en esferas dependiendo de la m xima coordenada del objeto La colisi n se detecta con la comparaci n de las distancias desde el centro de las esferas y determinando si la suma es mayor o menor como se muestra en la Figura 5 Figura 5 Modelo BS No intersection deri r2 Intersection d lt r141r2 Fuente PUSIL Sandra ZUNIGA Kelin Posicionamiento de LapBot en un ambiente tridimensional virtual usando Interfaz Haptica Trabajo de Grado Ingenieria en Automatica Industrial Popayan Universidad del Cauca Facultad de Ingenieria Electronica y Telecomunicaciones 2010 112 p 1 PUSIL Sandra ZU IGA Kelin Posicionamiento de LapBot en un ambiente tridimensional virtual usando Interfaz Haptica Trabajo de Grado Ingenieria en Automatica Industrial Popayan Universidad del Cauca Facultad de Ingenieria Electronica y Telecomunicaciones 2010 112 p 11 2 1 4 2 Colision con Cajas Envolventes Alineadas con los Ejes Este tipo de colision en ingles Axis Aligned Bounding Boxes consiste en delimitar los objetos con cuadros que los encierran como se observa en la Figura 6 de forma que sean estas las que produzcan la colision Hay colision cuando las proyecciones de las cajas sobre los ejes de coordenadas se solapan Figura 6 Modelo AABB AABB Fuente http wwwdi ujaen es asignaturas gc tema
64. ional aro pinza estaca e Dise ar el ambiente tridimensional del simulador virtual en el cual se recree un entorno de entrenamiento para habilidad de transferencia de aros e Integrar la interfaz h ptica Novint Falcon con el ambiente tridimensional para generar una realimentaci n de contacto al usuario 2 MARCO REFERENCIAL Antes de iniciar con el desarrollo del proyecto se debe indagar sobre los conceptos b sicos y se debe hacer una busqueda bibliogr fica de investigaciones y productos relacionados con la Cirugia Laparoscopica y las Interfaces Hapticas 2 1 FUNDAMENTOS TEORICOS 2 1 1 Cirug a Laparoscopica Seg n el Diccionario de La Lengua Espa ola cirug a es parte de la medicina que tiene por objeto curar las enfermedades por medio de operaci n Desde pocas primitivas el ser humano ha venido realizando procedimientos quir rgicos con el fin de curar cierto tipo de lesiones En la prehistoria se tienen hallazgos donde se observa la realizaci n de inmovilizaci n de las fracturas limpieza lingual y cese de la hemorragia por compresi n es decir lesiones externes visibles y de f cil acceso A comienzos del siglo XIII se funda en Paris el Colegio de San Cosme donde la cirug a y el cirujano tienen un ascenso en la escala social diferenci ndolos de los maestros cirujanos y cirujanos barberos quienes practicaban la cirug a de manera emp rica Durante el siglo XVIII el cirujano comienza a estudiar los
65. l 5 El Ejercicio 5 de la Figura 35 consiste en mover los 6 aros de la posici n de inicio derecha a la final Izquierda sin dejarlos caer Posee un espejo en el piso vista invertida con una inclinaci n 17 para dificultar la percepci n los aros son relativamente quietos para hacer m s sencilla su ubicaci n y el orificio del aro tiene un di metro grande 62 Figura 35 Nivel 5 SILAPH 3D Fuente Autor 4 7 6 Nivel 6 El Ejercicio 6 de la Figura 36 consiste en mover los 6 aros de la posici n de inicio derecha a la final izquierda sin dejarlos caer No posee un espejo en el piso vista invertida con una inclinaci n 17 para dificultar la percepci n los aros tienen un movimiento adicional de girar un poco sobre su eje para dificultar su ubicaci n y el orificio del aro tiene un di metro grande Figura 36 Nivel 6 SILAPH 3D S LAPH 3D Fuente Autor 63 En los niveles 5 y 6 cuando se mueve el dispositivo haptico hacia la derecha el proxy se mueve hacia la izquierda cuando se mueve el dispositivo hacia la izquierda el proxy se mueve a la derecha cuando se saca la interfaz el proxy se mueve hacia el fondo y cuando se empuja la interfaz el proxy se mueve hacia afuera Los aros de los niveles impares 1 3 y 5 tienen poca oscilaci n porque se asigna un factor de amortiguamiento angular de 0 5 a la escena los dem s niveles tiene un factor menor 0 02 este factor ayuda al par metro de amortig
66. la escuela de manejo de negocios quien ha pasado mas de un ano examinando 65 estudios y datos de 6476 participantes descubri que las personas que usan videojuegos tienen un 11 mas de nivel de conocimiento un 14 mas de nivel de habilidad basado en el conocimiento y mayor tasa de retencion de la informacion Es necesario tener en cuenta que los videojuegos no deben ser la nica opci n deben complementarse con otras actividades para mejorar las habilidades de los empleados 2 2 2 Videojuegos preparan el cerebro para grandes tareas Jugar videojuegos durante mucho tiempo desde temprana edad puede lograr grandes cosas en el futuro debido a que el uso de habilidades viso motoras puede llegar a reorganizar las actividades del cerebro Se espera por medio de futuras investigaciones llegar a lograr avances relacionados con enfermedades como el Alzheimer y poder entrar en detalle sobre la relaci n de los tipos de videojuego y los patrones que desarrollan 13 Video Games can be highly effective training tools study shows Employees learn more forget less and master more Skills Science Daily En l nea Oct 19 2010 Citada el 20 de Febrero de 2012 Disponible en Internet lt http www sciencedaily com releases 2010 10 101019171854 htm gt 14 GRANEK Joshua GORBET Diana SERGIO Lauren Extensive video game experience alters cortical networks for complex visuomotor transformations Cortex 2010 46 9 14 2 2 3 Tecnolog
67. laci n en la Figura 80 Figura 80 Paso 5 Instalaci n SILAPH 3D Instalando SILAPH3D Los componentes del programa seleccionados se est n instalando Por favor espere mientras InstallShield Wizard instala SILAPH3D Este proceso puede durar varios minutos Estado Fuente Autor 111 6 Cuando se finaliza el proceso de instalacion se muestra una ventana como la Figura 81 Figura 81 Paso 6 Instalacion SILAPH 3D SILAPH3D Finalizado InstallShield Wizard InstallShield Wizard ha instalado SILAPH3D correctamente Haga dic en Finalizar para salir del asistente Fuente Autor B 3 INSTRUCCIONES DE USO DE SILAPH 3D B 3 1 Interfaz Gr fica de Usuario SILAPH 3D cuenta con una Interfaz Gr fica de Usuario que tiene un dise o completo e intuitivo por medio de la cual el usuario puede escoger el ejercicio a realizar ver la descripci n de ste y acceder a los resultados de cada ejercicio en cualquier momento La Interfaz Gr fica de Usuario cuenta con las partes que se muestra en la Figura 82 112 Figura 82 Interfaz Grafica de Usuario de SILAPH 3D SILAPH 3D SIMULADOR PARA LAPAROSCOPIA Por favor escoja el tipo de ejercicio que desea realizar Fuente Autor 1 Estad sticas Se puede visualizar las estad sticas individuales en cada uno de los Ejercicios de SILAPH 3D 2 Ayuda Se encuentra la Ayuda y la informaci n Acerca de SILAPH 3D 3 Ventana para seleccionar el puerto COM par
68. n lo cual se usa mucho en Cirug a Laparosc pica e Tener un nivel donde el simulador estuviera rodeado completamente de espejos Durante la ejecuci n de SILAPH 3D el cirujano Martin Serrano Coloproctologo dio una serie de pautas que se resumen a continuaci n e Los mejores m todos de entrenamiento para cirujanos Laparosc picos es con videojuegos entre los mejores est n el Play Station y el Xbox cuyos controles implican la manipulaci n de m ltiples botones al tiempo 85 Lo mas importante para un cirujano Laparoscopico es desarrollar la habilidad mano ojo debido a que deben coordinar Los m dicos que desean ser cirujanos Laparoscopicos reconocidos deben entrenar inicialmente con la extracci n de ves cula y ap ndice El cirujano opera con dos cosas con el ojo y con las sensaciones 86 6 CONCLUSIONES El desarrollo de la aplicaci n software con interacci n H ptica SILAPH 3D que simula el ejercicio de transferencia de aros recrea un ambiente tridimensional con visualizaci n bidimensional similar a los sistemas de video usados actualmente en las salas de Cirug a El simulador desarrollado cumple con la percepci n de profundidad los niveles de dificultad y la medici n del tiempo de la realizaci n del ejercicio de acuerdo a los requisitos planteados Con los objetos desarrollados en Solidworks se logra la interacci n h ptica con la interfaz Novint Falcon por medio de la herramienta Ch
69. nanonnnnnonannonannonannnnos 50 Figura 25 Modelo masa Resorte Amortiguamiento occcoccconnccncccocncnononnconnnnonnnnns 52 Figura 26 Desarrolo OF ANCO estonio 54 Figura 27 Figura 28 Figura 29 Figura 30 Figura 31 Figura 32 Figura 33 Figura 34 Figura 35 Figura 36 Figura 37 Figura 38 Figura 39 Figura 40 Figura 41 Figura 42 Figura 43 Figura 44 Figura 45 Figura 46 Figura 47 Figura 48 Figura 49 Figura 50 Figura 51 Figura 52 Figura 53 Figura 54 Figura 55 Figura 56 Verion de SIAP SD e lee ee ak ete leia ep 54 Version 2 de SILAP 3 sanatorio scan 55 VES A o e 56 Diagrama de flujo programa principal occcoccncoccnconcnccncncnanncnncnnnnon 59 Nivel TSILAPR 3D ene eee ee eee ee ee ee ee eee 60 Niver 2o EARR O APA PO io II II ENO 61 IS o eee 61 NIVEA SILAPH Dioses id et 62 cs Ml A AE 63 Niver SILAPRH S D soso 63 Partes de Interfaz Gr fica de Usuario SILAPH 3D oooocccociccnnccncnncnnnnnos 65 Diagrama de Flujo de comunicaci n GUI y Ejercicios 68 Diagrama de Flujo de Reconocimiento Interfaz Haptica 70 Diagrama de Flujo selecci n de Ejercicios oocccconccccooncnconnnnconnnnnnnos 72 Partes del Registro de DAatosS coooccccccnccccnccnnnonannnnannonannnnnnnnnannnnnons 73 Diagrama de Flujo de Interfaz de Usuario ooocococccccocccccnccnconacnconacnnnnos 76 Encuesta de Entrada Pregunta 71 occcocccccccnccccnoc
70. ncoconococonococonoconanoconanononnnnnnnnnos 72 485 TACOISIIO de Tempo S des US 73 4 00 AVdan sust 75 PRUEBAS DE PERCEPCI N DE SILAPH 3D 77 5 1 PRUEBAS CON PERSONAL ESPECIALIZADO occccccccccnnnnnnnnnnnannnnnnnnos 77 Olt Encuesta de Entrada ninia aaa 77 512 Encuesta de llar dre 81 CONCLUSIONES eceaeueesetenenmsatouszoestosenonee EE ER 87 BIBLIOGRAFIA ccccccccccccccccccccececcccecccececceseecesercueueesucsuueeceueruuceeueueuaueeesteneneaees 89 ANEXO A TUTORIALES DE INSTALACI N 96 A 1 TUTORIAL DE INSTALACI N NOVINT FALCONO occocccccccccncinccnconcnncnnnns 96 A 2 TUTORIAL DE INSTALACION DE VISUAL STUDIO 2010 102 A 3 TUTORIAL DE INSTALACI N CHAIBD eceeeeeeeeeseeseestestertestesteneees 107 A 4 REFERENCIAS BIBLIOGR FICAS ccccccccescessesseseesessestertestseeeeneeneen 108 ANEXO B MANUAL DE USUARIO SILAPH BD ooccccccncnnnnnnnncnnnononnnoncconcccnnnnnnos 109 BA REQUERIMIENTO Sesa in 109 Bi INSTALACION panties 109 B 3 INSTRUCCIONES DE USO DE SILAPH 3D ccccccnnnnnnnnnnnancncnnncnonanonononoss 112 Bisel INtEMaZ Gralica de USAN sr 112 B3 2 DOIONCS OC SILA bl OD rra A ea grasigi 114 DE Cl GIG IOS nr cio ds 115 B 3 4 Registro de Datos en SILAPH 3D ccocconoccccnniconcnnnconcnnaconnnnaconcnnnnonnnnnos 116 B So Regas de USO E A R 117 LISTA DE FIGURAS Pag Figura 1 Pinzas para Cirug a Laparosc pica ooccccocnccnnccnonncnnonncnnnnncnononcncnnnrncnnnnnnos 5 Figura 2 Interfaz Haptica PAI ON
71. ndo alg n agarre se debe calcular la fuerza dependiendo de la distancia que hay entre el proxy y el objeto agarrado multiplicado por una constante y si no se est realizando ning n agarre se presenta la sensaci n de contacto con los diferentes objetos que integran el mundo virtual Como la Interfaz H ptica durante el desarrollo del ejercicio tiene bastante movimiento debe actualizarse constantemente su posici n Cuando se decide Salir del ejercicio se guardan dos archivos de texto para guardar los datos de tiempo y para saber qu ejercicio se est ejecutando La opci n de Salir se coloca nicamente en el teclado ya que si se le asigna a uno de los botones de la Interfaz es posible oprimirlo por error 4 3 MOVIMIENTO DE PINZA CON LA INTERFAZ H PTICA NOVINT FALCON Este proyecto utiliza Microsoft Visual Studio 2010 con lenguaje de programaci n C donde se debe realizar la integraci n de la Interfaz H ptica Novint Falcon Microsoft Visual Studio 2010 Ultimate Citada el 2 de Junio de 2012 Disponible en Internet lt http www microsoft com visualstudio en us products 2010 editions ultimate overview gt Lenguaje C Citada el 2 de Junio de 2012 Disponible en Internet lt http www cplusplus com doc tutorial gt 45 con el movimiento de la pinza para esto se usa Chai3D el cual permite la comunicaci n con la interfaz Basados en la creaci n del proxy se traslada para que coincida con el ext
72. ng linear haptic sensations Inventor E SHANOIAN U S patent No 7 432 910 Oct 7 2008 17 Actualmente se practica en pacientes o con simuladores maniqu es por medio de los cuales el aprendiz entrena Como no siempre se tienen pacientes y los simuladores son costosos de dif cil construcci n y con situaciones limitadas de entrenamiento se gener la idea de realizar un simulador que ofreciera la oportunidad de generar diferentes situaciones y que fuera de bajo costo por esto se recurre a una computadora y una interfaz h ptica que da la sensaci n al aprendiz de estar palpando con sus dedos a un paciente 2 2 9 Sistema de im genes con Interfaz H ptica Agn s Guerraz y Caroline Privault pretenden desarrollar un sistema de im genes que permita tener sensaciones de vibraci n clic fluctuaciones de torque entre otros aplic ndolo a maquinas como impresoras fax y fotocopiadoras Se plantea la realimentaci n del componente de proceso para el usuario como una fuerza indicativa de que seleccion un comando esto se hace manipulando una perilla a la cual le llega la informaci n por medio de un actuador que recibe se ales de control del microprocesador 2 2 10 Simulaci n M dica La simulaci n es el proceso de dise ar y desarrollar un modelo computarizado de un sistema o proceso que conduce a la realizaci n de experimentos con ste con 2 Immersion Medical Inc Haptic interface for palpation simulation Inven
73. ntan solo en la realidad tales como el choque contra paredes la sensaci n de agarrar objetos tener percepci n de temperatura presi n y formas es por esto que permite la vinculaci n con la medicina haciendo que los costos de entrenamiento disminuyan por no requerir grandes espacios f sicos tiempo de trabajo de especialistas y limitaci n de tiempo La implementaci n de simuladores virtuales permite hacer un an lisis de la actividad realizada ya sea por medio de an lisis del comportamiento o por medio de puntajes que la misma simulaci n tenga haciendo m s sencillo crear niveles de dificultad dependiendo del nivel del aprendiz Este proyecto est orientado al desarrollo de un simulador virtual tridimensional de entrenamiento para cirug a laparosc pica con realimentaci n h ptica de manera que se brinde otra herramienta para la formaci n de los futuros m dicos al alcance de todos 1 1 OBJETIVO GENERAL Dise ar e implementar un simulador virtual tridimensional para el desarrollo de la habilidad de transferencia de aros para la Cirug a Laparosc pica realizando una realimentaci n al usuario por medio de una interfaz H ptica 1 2 OBJETIVOS ESPEC FICOS e Plantear los requisitos m nimos para el desarrollo de un simulador virtual de entrenamiento para el desarrollo de la habilidad de transferencia de aros e Dise ar los objetos virtuales que tendr n interacci n en el ambiente del simulador tridimens
74. ogramSoperFried pdf gt Tabla 1 Ejercicios planteados por FLS Tiempo Numero de Explicacion Asignado repeticiones Fotografia Ss requeridas D a Se deben trasladar Ec Transferencia consecutivas d 6 aros sin dejarlos 48 300 de Aros 10 no caer consecutivas Se corta un patr n Patr n de corte cular a lo largo 98 300 3 de una l nea de consecutivas 1mm de ancho En una espuma se Ligadura en debe realizar un 2 53 180 bucle bucle de 1mm de consecutivas ancho Una sutura de 120 cm de largo de forma que se sutura hacen tres nudos 136 420 2 extracorp rea a consecutivas que estan ligados de forma extracorporea Una sutura de 12 cm de largo de gt Sutura lone Se consecutivas f hacen tres nudos 112 600 Intracorporea rae 10 no que estan ligados consecutivas de forma intracorporea Fuente FLS Manual skills written Instructions and Performance Guidelines Citada el 30 de Mayo de 2012 Disponible en Internet lt http www unmc edu mis docs Manual_Skills Guidelines FOR _CD paf gt 2 1 3 Interfaz Haptica Una interfaz h ptica es un dispositivo por medio del cual se permite la comunicaci n persona m quina a trav s del sentido del tacto Los dispositivos h pticos se pueden clasificar seg n su realimentaci n h ptica Haptic Feedback en realimentaci n por fuerza Kinest sica Kinesthetic Force Feedback y realimentaci n t ctil La primera trata de los dispositivos que
75. omposer Citada el 15 de Agosto de 2012 Disponible en Internet lt http www kompozer net community php gt Manual de Usuario Help Workshop Citada el 15 de Agosto de 2012 Disponible en Internet lt http msdn microsoft com en us library wndows desktop ms669985 v vs 85 aspx gt 19 Figura 42 Diagrama de Flujo de Interfaz de Usuario k La Interfaz encuentro FIN Fuente Autor 76 5 PRUEBAS DE PERCEPCION DE SILAPH 3D Despu s de realizar las versiones suficientes para desarrollar el simulador SILAPH 3D y siguiendo la metodolog a del proceso de simulaci n descrita anteriormente en la secci n 3 3 Se debe probar y evidenciar inicialmente con profesionales de medicina para evaluar el desempe o del simulador realizado 5 1 PRUEBAS CON PERSONAL ESPECIALIZADO La ejecuci n del simulador SILAPH 3D inicia con una encuesta de conocimientos previos luego se utiliza el simulador y finalmente se realiza otra encuesta para evaluar el desempe o del simulador seg n la opini n del m dico Inicialmente para el proyecto se realizan las encuestas a personas relacionadas con la cirug a laparosc pica para evaluar la acogida del simulador SILAPH 3D para luego ser implementado en estudiantes de medicina Las pruebas piloto se realizan a 5 hombres donde 3 son Cirujanos Laparosc picos de diferentes especialidades en edades entre los 45 y 52 a os y 2 son residentes en edades entre 24 y 26 a os 5 1 1 Encu
76. onectar Interfaz h ptica al puerto USB de la computadora Escoger tarea Abrir la Interfaz Gr fica de Usuario y seleccionar el ejercicio deseado La etapa de Entrenamiento es donde se desarrolla la actividad escogida previamente y por selecci n del usuario inicia la toma de datos esta se compone de las siguientes actividades Desarrollar tarea Mover la pinza virtual con la interfaz h ptica y trasladar objetos por medio de la pinza virtual Contar tiempo El tiempo empleado ser medido por el simulador Brindar informaci n de colisiones permitir la sensaci n de contacto con los objetos La etapa de Evaluaci n es la que se hace una vez terminada la ejecuci n del ejercicio escogido donde se puede guardar el dato del desempe o del usuario junto con la realimentaci n con expertos esta se compone de las siguientes actividades Dar concepto de experto Cuando se realiza con supervisi n de personas certificadas para realizar una realimentaci n Generar informe Debe haber la posibilidad de observar el record de puntajes en el momento que se quiera 28 e Validacion de la prueba Se valida la prueba de acuerdo al tiempo empleado el cual debe estar entre 48 y 300 segundos y sin haber dejado caer ningun aro Una vez realizada esta etapa es posible volver a la etapa de Entrenamiento o seguir con la etapa de Finalizacion La etapa de Finalizacion es para evaluar el grado de interes por parte de los
77. r Usted considera que la simulaci n realizada le ayudo a mejorar Figura 53 Figura 53 Encuesta de Salida Pregunta 4 Fuente Autor 83 Le gustaria que se desarrollaran m s simuladores virtuales para desarrollar otro tipo de habilidades Figura 54 Figura 54 Encuesta de Salida Pregunta 5 Fuente Autor Indique su grado de inter s para probar nuevos simuladores virtuales Figura 55 Figura 55 Encuesta de Salida Pregunta 6 E Muy interesante E Interesante l Poco Interesante Nada Interesante Fuente Autor Al analizar los resultados de la encuesta de Salida se observa que SILAPH 3D ha tenido una gran aceptaci n entre m dicos y residentes porque el 100 de ellos 94 usarian de nuevo el simulador y consideran que les ayud a mejorar esta habilidad adem s el 100 de los encuestados les gustar a utilizar m s los simuladores virtuales para el desarrollo de otro tipo de habilidades y est n interesados en probarlos A partir de esto se da un punto de partida para el desarrollo de simuladores virtuales que ayudan a mejorar las habilidades para la Cirug a Laparosc pica Observaciones de Expertos e La profundidad de los gr ficos tiende a confundir pero en cuanto a desempe o el simulador tiene muy buen dise o e Un poco mejor precisi n e Seguir con las siguientes fases que componen los Fundamentos para Cirug a Laparosc pica e La interfaz no permite rotaci
78. r las mediciones de rendimiento tanto t cnico y como no t cnico para individual y para equipos e Creaci n de escenarios para el buen aprendizaje 2 KER J BRADLEY P Simulation in Medical Education En Understanding Medical Education Evidence Theory and Practice Editado por Swanwick O 2010 Association for the Study of Medical Education pp 164 175 26 e Guiar la pr ctica incluyendo errores dar recursos y apoyo para buscar mejoras e Crear sinergia entre los expertos en contenido y expertos en procesos Basados en la gu a para hacer efectiva una simulaci n se establecen una serie de pasos para lograr el correcto funcionamiento de la simulaci n definido por las etapas que se muestran en la Figura 11 Figura 11 Proceso de Simulaci n Etapa de Etapa de Etapa de Etapa de Preparaci n Entrenamiento Evaluacion Finalizaci n Fuente Autor La etapa de Preparaci n se realiza cuando se quiere iniciar el proceso de simulaci n se compone de las siguientes actividades e Realizar encuesta de entrada el estudiante diligencia la encuesta de aceptaci n de simuladores donde se revisan experiencias previas e Colocar elementos en un sitio estable Colocar la interfaz h ptica Novint Falcon sobre una mesa a la altura de la cadera y la computadora sobre una tabla estable a la altura de la cabeza 21 Conectar computador e interfaz Conectar al toma corriente la Interfaz H ptica y la computadora y c
79. ramienta correcta la casilla version hace referencia a la ultima version disponible para descargar la casilla N mero de dispositivos muestra la cantidad m xima conocida de interfaces h pticas soportadas al tiempo la casilla librer as adicionales necesarias deja ver qu tan integrada se encuentra la herramienta y por ltimo la casilla Ayuda Bibliogr fica permite observar la calidad de la informaci n que se encuentra sobre la herramienta Basados en la informaci n recopilada en la tabla donde lo m s importante para la selecci n de la herramienta es qu tan integrada se encuentra de forma que no sea necesario la descarga de librer as adicionales Es por esto que se selecciona Chai3D que adem s es realizada espec ficamente para labores de investigaci n como simuladores m dicos 4 2 PROCESO DE COMUNICACI N ENTRE LA INTERFAZ H PTICA Y EL SIMULADOR Para comprobar el correcto funcionamiento de la interfaz H ptica Novint Falcon se usa el programa Falcon Test v1 0 el cual viene en la carpeta de instalaci n de la interfaz La GUl que se muestra al ejecutarse se muestra en la Figura 17 Novint Technologies Inc Falcon Test Procedure Alburquerque USA pp 1 7 41 Figura 17 Falcon Test gt FalconTest V1 File Help Novint Falcon st 1600002 USB Communication Front LEDs Buttons Homing Status open PL Home p Error Code yo 748 e Error Code MN o A Motor 2 Com
80. rchivos Fuente Autor 4 Para corroborar la correcta instalaci n de la librer a dar doble clic en 01 devices para ejecutar la aplicacion sin la interfaz conectada debe salir algo similar a la Figura 76 Figura 76 Paso 4 Instalaci n Chai3D Force Amplitude Fuente Autor A 4 REFERENCIAS BIBLIOGR FICAS 1 Microsoft Visual Studio 2010 Ultimate trial Web Install Internet lt http www microsoft com download en details aspx displaylang en amp id 12752 gt 25 de Marzo de 2012 108 ANEXO B MANUAL DE USUARIO SILAPH 3D SILAPH 3D es un simulador tridimensional para el desarrollo de la habilidad de transferencia de aros para Cirug a Laparoscopica usando una interfaz Haptica este cuenta con una serie de ejercicios por medio de los cuales el usuario puede ir practicando esta habilidad B 1 REQUERIMIENTOS Para que SILAPH 3D funcione correctamente la computadora donde se va a instalar debe cumplir con los siguientes requisitos e Procesador de 2 4 GHz o superior e OS Windows 7 de 32 bits e Tarjeta Gr fica 256 Mb Tarjeta aceleradora de gr ficos 3D e Espacio disponible en el Disco Duro 1 5 GB e RAM m nima 1 GB e NET Framework v4 B 2 INSTALACI N Para realizar el proceso de instalaci n es necesario seguir los siguientes pasos 1 Ejecutar el archivo Setup exe de SILAPH 3D como Administrador 109 2 Dar clic en Siguiente como en la Figura 77 Figura 77 Paso 2 Instalaci n SIL
81. rcicio 1TableAdapter Fill Me Ejercicio 1DataSet Ejercicio 1 72 4 8 5 Registro de Tiempos Cuando el protocolo de comunicacion detecta que el ejercicio ha finalizado se abre una nueva ventana Windows Forms donde se realiza el registro del usuario La ventana que se despliega es como la que se visualiza en la Figura 41 y contiene las siguientes partes Digitar el Nombre del usuario Digitar Apellido del usuario Tiempo empleado en el ejercicio El usuario o el asesor determina si la prueba es v lida o no Env o de datos para registro p SN A RS A Lista de datos registrado Figura 41 Partes del Registro de Datos REGISTRO EJERCICIO 1 Nombre MATE 2 MEA Malo valida 4 si Ei Prueba Nombre Apellido Tiempo v lida Fuente Autor 73 Se procede a leer el archivo de texto plano tiempo1 txt que contiene el tiempo en el que el usuario realiz el ejercicio Dim fileReader As System IO StreamReader fileReader My Computer FileSystem OpenTextFileReader tiempol txt Dim stringReader As String stringReader fileReader ReadLine TextBox3 Text stringReader fileReader Close Para ingresar datos y actualizar la cuadr cula DataGridView se utilizan las siguientes l neas de c digo Me Ejercicio 1TableAdapter1 Insert TextBox1 Text TextBox2 Text TextBox3 Text ComboBox1 Text Me Ejercicio 1TableAdapter1 Fill Me Ejercicio 1DataSet2 Ejercicio 1 Por ultimo se procede a preguntar
82. re Posicion del objeto B Constante de Friccion viscosa del amortiguador Vproxy Velocidad del proxy Vagarre Velocidad del objeto Este ultimo modelo se observa en la Figura 25 Figura 25 Modelo masa Resorte Amortiguamiento o Proxy Objeto Fuente Autor Para poder hallar la posici n del proxy que se menciona en la Figura se usa Herramienta_base gt getProxyGlobalPos 92 Para hallar la posicion del objeto se usa la funcion Captar_Objeto gt getGlobalPos Ahora se calcula el delta de la posicion x PosGlobalHerramienta PosGlobalObjeto Por ultimo se calcula el dato de la fuerza y se guarda el delta de posicion hallado para usarlo en el siguiente frame double tiempo reloj getCurrentTimeSeconds pos X cVector3d fuerza 100 x 0 2 pos posi tiempo pos1 pos 4 6 DESARROLLO GR FICO DE SILAPH 3D Los elementos son desarrollados en SolidWorks e importados en Blender para poder convertirlos a la extensi n compatible con Chai3D 3ds SILAPH 3D debe iniciarse con la ubicaci n de las herramientas en el espacio para esto es necesario importarlas de la siguiente manera cMesh estacal new cMesh escena CargarArchivo estacal gt loadFromFile bin resources models Simulador estaca 3ds estacal gt scale 0 024 estacal gt setMaterial mat1 true ODEestacal gt setImageModel estacal ODEestacal gt createDynamicMesh Blender Citad
83. remo de la pinza y sea posible tener interacci n entre los objetos con la funci n addChild El resultado obtenido se muestra en la Figura 19 donde se observa el cambio de la posici n de la pinza seg n el movimiento de la interfaz h ptica Figura 19 Movimiento de pinza con Interfaz H ptica Z PIHTA VIRTUAL Fuente Autor 46 Para lograr el movimiento de la pinza se usa el algoritmo que se muestra en la Figura 20 Figura 20 Algoritmo de movimiento de pinza virtual INICIO Inicializacion de variables Crear mundo virtual Crear controlador de Crear objetos de escena virtual Establecer colisiones Actualizar coordenadas de objeto Actualizar gr ficos Actualizar posici n de dispositivo h ptico Fuente Autor 47 A partir de este logro se procede a usar una pinza que esta compuesta por dos piezas independientes cuando se oprime el bot n central estas se cierran y cuando se suelta vuelven a su posici n inicial como se muestra en la Figura 21 Figura 21 Pinza con movimiento Fuente Autor 4 4 NIVEL DE INTERACCI N H PTICA DE SILAPH 3D El nivel de interacci n h ptica hace referencia al porcentaje de colisi n con respecto al tama o del objeto Al hacer la primera aplicaci n se logra un bajo porcentaje de interactividad h ptica debido a que solo es posible colocar un proxy de color gris en el extremo de la pinza ste se puede observar en la Figura 22 48
84. research group aims to develop Electronic Engineering technologies who have medical application that is why is vital to enter in the field of virtual medical simulators because this area have a lot to explore and in which can help directly to the formation of even more competent professionals This document shows the construction of the 6 levels that comprise the simulator developed with a computer tool that is composed of libraries written in C also shows the construction of the Graphical User Interface that make easier the handling of the simulator and enables its educational distribution KEYWORDS Fundamentals of Laparoscopic Surgery Haptic Interface Medical training Surgical Simulator 1 INTRODUCCI N Existen diferentes etapas para la formaci n de un m dico cirujano una de ellas es la etapa de entrenamiento en la que el aspirante es sometido a un proceso de adiestramiento para desarrollar habilidades m nimas y as poder proceder a aplicarlos en un paciente real A nivel comercial existe gran cantidad de simuladores m dicos pero con costos muy elevados es por esto que cada d a se incentiva m s la investigaci n local para desarrollar elementos que puedan contribuir a la formaci n m dica la mayor a son f sicos con la ventaja del contacto que llevan a los usuarios a tomar decisiones basados en las sensaciones similar a un paciente real Una interfaz h ptica permite tener sensaciones que normalmente se experime
85. s caracter sticas de un conjunto de herramientas computacionales para interfaz h ptica desarrolladas por terceros las cuales poseen la comunicaci n con la interfaz Novint Falcon Antes de enumerar las caracter sticas de cada una de las herramientas se debe tener claro a qu hacen referencia algunos t rminos Renderizado Gr fico Proceso de calcular y generar la ubicaci n de objetos virtuales dentro de un simulador que dan al usuario la impresi n de movimiento de estos Renderizado H ptico Proceso de calcular y generar fuerzas en respuesta a interacciones del usuario con objetos virtuales 4 1 1 Chai3D Chai3D es la abreviaci n de Computer Haptics amp Active Interfaces 3D se refiere a un conjunto de librer as de c digo abierto escritas en C para el manejo de dispositivos h pticos visualizaci n y simulaci n en tiempo real Es compatible con varios dispositivos h pticos que existen en el mercado de tres seis y siete grados de libertad y es usada con fines educativos y de investigaci n M ster de Inform tica Gr fica Juegos y Realidad virtual T cnicas y dispositivos de Realidad Virtual Agosto de 2007 Espa a Universidad Rey Juan Carlos 2007 11 p DIAZ M todos de Renderizado multisensorial y An lisis de estabilidad en Interfaces H pticos Tesis de Doctorado Espa a Universidad de Navarra Escuela superior de Ingenieros 2008 210 p 4 Chai3D Citada el 6 de Junio de 20
86. s y destrezas 2 2 5 Nuevo instrumento de entrenamiento permite a los cirujanos sentir la fuerza de alcance en la Cirug a Minimamente Invasiva Un m dico de cirug a laparosc pica debe adquirir habilidades manuales debido a que en ste tipo de intervenciones el campo de acci n es menor comparado con una cirug a normal En Laparoscopia es dif cil saber qu tan fuerte se est agarrando el tejido y debido a esto se ha planteado tener una realimentaci n a trav s del instrumento Para esto se ha desarrollado un prototipo con realimentaci n de manera que se puedan realizar entrenamientos y acondicionar a los m dicos para futuras intervenciones laparosc picas 2 2 6 Sistema de Interfaz H ptica para sistemas de video Los desarrolladores de videojuegos necesitan innovar cada vez m s debido a que la tecnolog a avanza a pasos agigantados es por esto que se propone la 9 Medical Students Open to Learning with Video Games Science Daily En l nea Ag 10 2010 Citada el 20 de Febrero de 2012 Disponible en lt http www sciencedaily com releases 2010 08 100810101722 htm gt New training Instrument allows Surgeon to Feel Grasp Force in Keyhole Surgery En l nea Enero 24 2011 Science Daily Citada el 20 de Febrero de 2012 Disponible en lt http www sciencedaily com releases 2011 01 110124111146 htm gt 16 invenci n de un sistema de interfaz h ptica integrada con videojuegos donde por medio d
87. stro caminar que muchas veces estuvo lleno de triunfos y de obst culos que superar gracias a esto somos las personas que somos hoy en d a A nuestros padres por su apoyo Incondicional por confiar en nuestras capacidades y darnos la oportunidad de estudiar para ser profesionales Al Ing Sergio Alexander Salinas por tenernos tanta paciencia y por apoyarnos en cada uno de los pasos que dimos A Lizette Fernanda Garc a Robles por ayudarnos en el desarrollo del logo de nuestro proyecto A los m dicos que hicieron parte del proceso de valoraci n de este proyecto por cada una de las ideas que dieron para mejorarlo A la Universidad Pontificia Bolivariana por su formaci n integral y darnos la excelencia con sentido humano A cada uno de los profesores que hicieron parte de nuestro proceso de formaci n profesional A nuestros compa eros y amigos que de una u otra forma hicieron parte de este trabajo Muchas Gracias 2 TABLA DE CONTENIDO Pag INTRODUCCION cen 1 A oot OC cl ac eee meee eee a eee eee eee eee 2 12 OBJETIVOS ESPECIFICOS sueo 2 MARCO REFERENGIA L is 3 2A FUNDAMENTOS TEORICO Serratos 3 2t Cruda LaparosCopiCA esec 3 2 1 2 Programa de Fundamentos de Cirug a Laparosc pica FLS 5 2t Meraz IA DUG As suse 8 2 14 Detecci n de COIN Suns 11 2 1 4 1 Colisi n delimitada por ESTeraS cccocccccoccncococnnonocnncononononenoss 11 2 1 4 2 Colisi n con Cajas Envolventes Aline
88. ta a la formaci n de profesionales a n m s competentes En este documento se muestra la construcci n de los 6 niveles que componen el simulador desarrollados con la herramienta computacional escogida que est integrada por librer as escritas en C Adem s se muestra la construcci n de la Interfaz Gr fica de Usuario que facilita el manejo del simulador y hace posible su distribuci n educativa PALABRAS CLAVE Entrenamiento M dico Fundamentos para Cirug a Laparosc pica Interfaz H ptica Simulador Quir rgico ABSTRACT OF THE THESIS PROJECT TITLE THREE DIMENSIONAL SIMULATOR FOR THE DEVELOPMENT OF THE PEG TRANSFER ABILITY FOR LAPAROSCOPIC SURGERY USING HAPTIC INTERFACE SILAPH 3D AUTHORS PAOLA ANDREA LOAIZA GOMEZ MANUEL ALEXANDER VEGA URIBE FACULTY FACULTY OF ELECTRONIC ENGINEERING DIRECTOR SERGIO ALEXANDER SALINAS ABSTRACT This project shows the development of a virtual three dimensional simulator which improves skills for Laparoscopic surgery through peg transfer exercise combined with the movement of the Novint Falcon haptic interface SILAPH 3D helps the user to acquire the hand eye skill ideal for medical students and doctors who wish to refine their moves for Laparoscopic surgery so they have a chance to experience sensations in a three dimensional world but with two dimensional visualization similar to video systems currently used in surgery rooms The Bioengineering Signals and Microelectronics
89. tada el 2 de Junio de 2012 Disponible en Internet lt http www microsoft com visualstudio en us products 201 0 editions ultimate overview gt 44 Lenguaje C Citada el 2 de Junio de 2012 Disponible en Internet lt http www cplusplus com doc tutorial gt 45 SERWAY Raymond FAUGHN Jerry Vibraciones y ondas En Fundamentos de F sica 6 ed M xico 2005 p 137 140 46 GRAC A Luis P REZ Carlos Aplicaciones de sistemas mec nicos En Modelado de Sistemas Din micos Editorial ECU Espa a p 97 47 Blender Citada el 3 de Junio de 2012 Disponible en Internet lt http www blender org gt 48 Gu a C Citada el 5 de Junio de 2012 Disponible en Internet lt http cplusplus com reference clibrary gt 49 Manual de Usuario de Komposer Citada el 15 de Agosto de 2012 Disponible en Internet lt http www kompozer net community php gt 50 Manual de Usuario Help Workshop Citada el 15 de Agosto de 2012 Disponible en Internet lt http msdn microsoft com en us library windows desktop ms669985 v vs 85 aspx gt 95 ANEXO A TUTORIALES DE INSTALACION Para iniciar el proceso de desarrollo del simulador SILAPH 3D es necesario instalar la Novint Falcon el Visual Studio 2010 Ultimate y la libreria a utilizar Chai3D en este anexo se da una gu a del proceso detallado de la instalaci n de estos A 1 TUTORIAL DE INSTALACI N NOVINT FALCON Este tutorial es una gu a par
90. tor R CUNNINGHAM R COHEN R DUMAS U S patent No 7 202 851 Abril 10 2007 21 Xerox Corporation Imaging system with haptic interface Inventor A GUERRAZ C PRIVAULT U S patent No 7 518 745 Abril 14 2009 18 el proposito de entender el comportamiento del sistema o evaluar varias estrategias con los cuales se pueda operar el sistema Las simulaciones m dicas han tenido gran acogida por parte de los estudiantes debido a que es una manera de motivarlos con algo que les gusta y se ha demostrado que aprenden m s por medio de una simulaci n que por medio de clases te ricas La simulaci n en la medicina es muy importante debido a que retienen por m s tiempo la informaci n En el mercado se encuentran simuladores tales como e LAP Mentor Existen simuladores para todo tipo de procesos como es el caso del LAP Mentor que se muestra en la Figura 8 el cual permite el uso pinza reales para cirugia laparosc pica introducidas en una caja negra que simula el paciente y la visualizaci n del entorno a manejar se hace por medio de un computador donde se observa la tarea a desarrollar Este simulador proporciona una gran variedad de niveles de formaci n de forma que incluye diferentes disciplinas tales como la ginecolog a urolog a y cirug a en general 2 COSS R Simulaci n Un enfoque pr ctico M xico Limusa 2003 161 p 2 Simulating Medical situations helps students Learn Retain basic science
91. tor transformations Cortex 2010 46 9 17 Tactile technology for Video Games Guaranteed to Send shivers down your Spine Science Daily En linea Ag 8 2011 Citada el 20 de Febrero de 2012 Disponible en lt http www sciencedaily com releases 2011 08 110808152421 htm gt 18 Medical Students Open to Learning with Video Games Science Daily En linea Ag 10 2010 Citada el 20 de Febrero de 2012 Disponible en lt http www sciencedaily com releases 2010 08 100810101722 htm gt 19 New training Instrument allows Surgeon to Feel Grasp Force in Keyhole Surgery En l nea Enero 24 2011 Science Daily Citada el 20 de Febrero de 2012 Disponible en lt http www sciencedaily com releases 2011 01 110124111146 htm gt 91 20 Sony Corporation JP Sony Electronics Inc US Haptic interface system for video systems Inventor Y MURAKI U S patent No 7 830 361 Nov 9 2010 21 Immersion Corporation Haptic interface device and actuator assembly providing linear haptic sensations Inventor E SHANOIAN U S patent No 7 432 910 Oct 7 2008 22 Immersion Medical Inc Haptic interface for palpation simulation Inventor R CUNNINGHAM R COHEN R DUMAS U S patent No 7 202 851 Apr 10 2007 23 Xerox Corporation Imaging system with haptic interface Inventor A GUERRAZ C PRIVAULT U S patent No 7 518 745 Abril 14 2009 24 COSS R Simulaci n Un enfoque pr ctico M xico Limusa 2003 161 p
92. u a para el proceso de instalaci n de Visual Studio 2010 Ultimate Para escoger la versi n adecuada es necesario tener en cuenta las caracter sticas necesarias para la instalaci n de este programa 1 Arquitecturas soportadas e 32 bits x86 102 e 64 bits x64 Requerimientos de Hardware e Computador con Procesador de 1 6 GHz o mas r pido e 1024 MB de RAM e 3 GB de espacio disponible en el disco duro e 5400 rpm de disco duro e DirectX9 tarjeta de v deo capaz de funcionar en 1024x 768 o pantalla de mayor resoluci n Para realizar el proceso de instalaci n es necesario seguir los siguientes pasos 1 Dar clic en el archivo setup exe para el inicio de la instalaci n 2 Dar clic en Instalar Microsoft Visual Studio 2010 Figura 67 Figura 67 Paso 2 Instalaci n Microsoft Visual Studio Instale las caracter sticas de Microsoft Visual Studio 2010 y los componentes necesarios Buscar las actualizaciones Service Release Compruebe las actualizaciones Service Releases m s recientes para garantizar la funcionalidad ptima de Microsoft Visual Studio 2010 Fuente Autor 103 3 Dar clic en Siguiente Figura 68 Figura 68 Paso 3 Instalaci n Microsoft Visual Studio a OPP Visual Studio 2010 Ultimate Asistente para inslalaci n de Hicresell Visual Studia 2010 Ultimate le guiar a trav s del proceso de Este asisterte malenan de ele programa y de lodos los componentes neces
93. uamiento lineal que se calcula con la f rmula planteada en la secci n 4 5 4 8 DESARROLLO DE LA INTERFAZ GR FICA DE USUARIO La Interfaz Gr fica de Usuario de SILAPH 3D proporciona un entorno sencillo que permite un sistema de comunicaci n entre el usuario y cada uno de los ejercicios dise ados Las partes de esta interfaz se muestran en la Figura 37 y son 1 Estad sticas Se puede visualizar las estad sticas individuales de todos los Ejercicios de SILAPH 3D 2 Ayuda Se encuentra la Ayuda y Acerca de SILAPH 3D 3 Ventana para seleccionar el puerto COM para la interfaz h ptica Novint Falcon 4 Indicador de Conexion de la interfaz haptica 5 Seleccionar el Ejercicio a realizar 64 6 Visualizador de mensajes Se muestra la descripcion de cada uno de los Ejercicios y mensajes de error 7 Boton para iniciar el Ejercicio seleccionado Figura 37 Partes de Interfaz Gr fica de Usuario SILAPH 3D y SIMULADOR PARA LAPAROSCOPIA Por favor escoja el tipo de ejercicio que desea realizar Fuente Autor A continuaci n se explica c mo se desarroll cada uno de las partes de la Interfaz Gr fica de Usuario de SILAPH 3D 65 4 8 1 Protocolo de comunicaci n entre la Interfaz Grafica de Usuario y los ejercicios El protocolo de comunicaci n entre la Interfaz Gr fica de Usuario y los ejercicios consiste en leer dos archivos de texto plano que contienen el nombre del ejercicio realizado y el tiempo en

simulador tridimensional para el desarrollo de la habilidad de

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