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Functionally Accurate Robotic Surgery

Descripción del proyecto

Una nueva manera de manejar robots quirúrgicos

¿Serán capaces alguna vez de funcionar de forma autónoma los robots? Las máquinas controladas por ordenador que se utilizan para cirugías son controladas directamente por cirujanos cualificados. En la actualidad, este proceso no implica ningún tipo de autonomía robótica. Si bien los métodos de la robótica moderna se dirigen hacia la precisión geométrica absoluta, lo que realmente importa en una cirugía es la precisión funcional (en relación con la región anatómica objetivo y las estructuras funcionales). El proyecto financiado con fondos europeos FAROS está desarrollando maneras nuevas de integrar la inteligencia física en robots quirúrgicos. En concreto, elaborará una representación funcional de la tarea quirúrgica integrando elementos clave de señales no visuales. Por otra parte, se utilizará aprendizaje automático profundo para interpretar los datos intraoperatorios. El proyecto demostrará esta nueva manera de manejar robots quirúrgicos mediante la ejecución autónoma de pasos críticos en la cirugía de la columna vertebral.

Objetivo

FAROS aims at improving functional accuracy through embedding physical intelligence in surgical robotics. A key motivation for introducing robots in operating rooms has been their ability to deliver superhuman performance. However, for the vast majority of surgical procedures, robotic positioning precision alone is not sufficient to realize the “right gesture”. Indeed, surgical accuracy is a different concept from standard engineering notions such as geometric precision, resolution or sensitivity. This arises from the essence of the surgical tasks: surgeons do not let their gestures be dictated by pure geometric objectives; rather, functional objectives are what they pursue. FAROS explores venues to efficiently embody surgeon-like autonomous behaviour at different levels of granularity. The following key ingredients are foreseen: (1) a rich set of non-visual sensors that form a multifaceted representation of the surgical task; (2) functional models that relate non-conventional sensor signals to functional parameters (e.g. tissue type, quality of tissue or bone, condition of tissue/fluid, tissue damage, perfusion, implant stability, etc.); and (3) functional controllers, obtained through reinforcement learning, that encode physical intelligence and produce sensible autonomous robot actions geared at closing knowledge gaps or optimizing functional performance. This new concept, which we refer to as Functionally Accurate RObotic Surgery (FAROS), will be showcased on two critical spine surgery use cases, namely: pedicle screw placement and endoscopic lumbar discectomy. A compact yet multi-disciplinary team consisting of academics, industry and end-users will collaborate closely to build up robotic controllers that are better suited at delivering functional accuracy in the presence of large variability and disturbances inherent to every surgical act.

Convocatoria de propuestas

H2020-ICT-2018-20

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Convocatoria de subcontratación

H2020-ICT-2020-2

Régimen de financiación

RIA - Research and Innovation action

Coordinador

KATHOLIEKE UNIVERSITEIT LEUVEN
Aportación neta de la UEn
€ 686 015,48
Dirección
OUDE MARKT 13
3000 Leuven
Bélgica

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Región
Vlaams Gewest Prov. Vlaams-Brabant Arr. Leuven
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
€ 686 015,48

Participantes (5)