Orthogonal cameras system for tracking of laparoscopic instruments in training environments

Pérez Escamirosa, Fernando and Oropesa García, Ignacio and Sánchez González, Patricia and Tapia Jurado, Jesús and Ruiz Lizarraga, Jorge and Minor Martínez, Arturo (2018). Orthogonal cameras system for tracking of laparoscopic instruments in training environments. "Cirugia y Cirujanos", v. 86 (n. 6); pp. 548-555. ISSN 0009-7411. https://doi.org/10.24875/CIRU.18000348.

Description

Title: Orthogonal cameras system for tracking of laparoscopic instruments in training environments
Author/s:
  • Pérez Escamirosa, Fernando
  • Oropesa García, Ignacio
  • Sánchez González, Patricia
  • Tapia Jurado, Jesús
  • Ruiz Lizarraga, Jorge
  • Minor Martínez, Arturo
Item Type: Article
Título de Revista/Publicación: Cirugia y Cirujanos
Date: 11 May 2018
ISSN: 0009-7411
Volume: 86
Subjects:
Freetext Keywords: Laparoscopia, Sistema de seguimiento en video, Cámaras ortogonales, Triangulación, Análisis de movimiento = Laparoscopy, Video-based tracking system, Orthogonal cameras, Triangulation, Motion analysis
Faculty: E.T.S.I. Telecomunicación (UPM)
Department: Tecnología Fotónica y Bioingeniería
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

Introducción: El análisis del movimiento es una valiosa herramienta para la evaluación de las habilidades psicomotrices en la laparoscopia. Sin embargo, requiere tecnologías para el seguimiento de la actividad de los instrumentos laparoscópicos durante el entrenamiento. En este artículo presentamos una técnica sin sensores para realizar el seguimiento de los movimientos de los instrumentos laparoscópicos basado en un sistema de cámara ortogonal y procesamiento de imágenes de video. Método: Los movimientos de los instrumentos laparoscópicos son capturados con dos cámaras web colocadas en configuración ortogonal. La posición y la orientación en el espacio de trabajo tridimensional se obtienen utilizando marcadores de color colocados en la punta de los instrumentos. Resultados: Las pruebas de precisión mostraron una resolución de 0.14 mm para el desplazamiento, con 1694 cm3 de espacio de trabajo total y 0.54° en los movimientos angulares. Los errores relativos medios del sistema de seguimiento fueron <1%. Las cámaras ortogonales demostraron alta precisión, linealidad y repetibilidad de la captura de movimiento de los instrumentos laparoscópicos. Conclusiones: El sistema propuesto ofrece una manipulación sin restricciones de los instrumentos laparoscópicos y una alternativa de bajo costo para las tecnologías tradicionales de captura de movimiento. ----------ABSTRACT---------- Introduction: Motion analysis is a valuable tool for assessment of psychomotor skills in laparoscopy. Nonetheless, it requires technologies for tracking the activity of the laparoscopic instruments during training. This paper presents a sensor-free system to track the movements of laparoscopic instruments based on an orthogonal camera system and video image processing. Methods: The movements of the laparoscopic instruments are tracked with two webcams placed in an orthogonal configuration. The position and orientation in the three-dimensional workspace are obtained using color markers placed on the tip of the instruments. Results: Accuracy tests show a resolution of 0.14 mm for displacement, with 1694 cm3 of total workspace, and 0.54° in the angular movements. Mean relative errors of the tracking system were <1%. The orthogonal cameras show high precision, linearity, and repeatability of motion recording of the laparoscopic instruments. Conclusion: The proposed system offers unconstrained manipulation of the instruments and a low-cost alternative for traditional tracking technologies.

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Item ID: 54582
DC Identifier: http://oa.upm.es/54582/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:54582
DOI: 10.24875/CIRU.18000348
Official URL: http://www.amc.org.mx/
Deposited by: Memoria Investigacion
Deposited on: 03 Jun 2019 15:56
Last Modified: 03 Jun 2019 15:56
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