Sensorer styrer operasjonen

Sensorstyring i robotkirurgi er tema i doktoravhandlingen til Ole Jakob Elle (37) fra Elverum, ved Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet NTNU.

Avhandlingen er viet utviklingen av to systemer som vil forbedre brukergrensesnittet og gjøre robotkirurgi tilgjengelig for flere kirurger. Doktorgraden er den første i Norge som omhandler robotkirurgi.

Et konkret resultat i doktorgradsarbeidet er utvikling av et hodefølgingssystem for å styre et robotholdt kamera.

Systemet gjør at kirurgen føler det som om han befinner seg inne i pasientens kropp - med mulighet for å kikke rundt. Ved kikkhullskirurgi benyttes et skop med påmontert kamera for å overføre videobilde fra pasientens indre opp på en skjerm, eller et hodemontert display ved 3D-video.

Et slikt kamera holdes gjerne av en kirurgisk assistent. Det kan være en stor ulempe at urolig kameraføring sliter på kirurgen under lange prosedyrer, og at misforståelser kan oppstå mellom kirurg og assistent med hensyn til hvor kirurgen ønsker at kameraet skal beveges.

Ved å erstatte assistenten med en robot vil kameraet holdes helt stabilt. Avhandlingen beskriver et hodefølgingssystem som måler hodebevegelsene kontinuerlig for å styre det robotholdte kameraet. Hodefølgingssystemet er langt mer effektivt enn andre måter å styre et robotholdt kamera på.

Det andre resultatet i doktorgradsarbeidet er utvikling av et automatisk system som blant annet kan benyttes for å hjelpe en kirurg eller lege til å fjernstyre en ultralydprobe eller et kirurgisk instrument over en ukjent overflate. Dette er spesielt viktig for å opprettholde akustisk kontakt ved undersøkelse med ultralyd.

Systemet baserer seg på å måle kreftene mellom probe/instrument og omgivelsene (vev/hud) og benytte disse målingene til å kontrollere kontaktkreftene, slik at en på forhånd gitt kontaktkraft opprettholdes.

Ved å benytte kraftmålingene til å beregne normalretningen ut fra overflaten, kan systemet følge en hvilken som helst ukjent kontur og opprettholde et jevnt trykk mot overflaten. Ved fjernstyrt føring av en slik probe, vil selv presentasjon av tredimensjonal video fra kontaktstedet vanskelig kunne gi tilstrekkelig informasjon til å gjøre dette på en tilfredsstillende måte.

Avhandlingen har tittelen «Sensorstyring i robotkirurgi». Arbeidet er utført ved Institutt for produksjons- og kvalitetsteknikk (IPK) ved NTNU, og Intervensjonssenteret (IVS) på Rikshospitalet. Hovedveileder har vært professor Terje K. Lien ved IPK. Professor Erik Fosse, IVS, har vært medveileder. Arbeidet er finansiert av Norges forskningsråd og Rikshospitalet.

Ole Jakob Elle er sivilingeniør (1990) fra Norges tekniske høgskole og har disputert for graden dr .ing. Han er ansatt som forsker innen robotkirurgi ved Intervensjonssenteret på Rikshospitalet.