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Erschienen in: Surgical Endoscopy 9/2014

01.09.2014

A single port laparoscopic surgery robot with high force transmission and a large workspace

verfasst von: Byungsik Cheon, Erkin Gezgin, Dae Keun Ji, Morimasa Tomikawa, Makoto Hashizume, Hong-Jin Kim, Jaesung Hong

Erschienen in: Surgical Endoscopy | Ausgabe 9/2014

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Abstract

Introduction

This study presents the design of a novel single port laparoscopic surgery robot that is actuated by plate-spring-driven mechanisms with high force transmission and a larger workspace. Many ongoing studies aim to develop robotic single port laparoscopic surgery platforms due to the potential advantages in terms of a short recovery period and fewer postoperative scars. Most of these investigations of single port access have focused on resolving the inconvenient maneuverability of manual single port laparoscopic surgery. However, drive mechanism structures are another requirement.

Materials and Methods

Most of the existing robotic platforms cannot transmit sufficient force, as many of them use wire-driven mechanisms, which are prone to mechanical deformation that also negatively affects the accuracy of the end effector. In addition, even the best-known laparoscopic surgical robot system has instruments with a limited workspace for single port laparoscopic surgery. Therefore, the purpose of this study was to propose a novel robotic single port laparoscopic surgery platform that uses plate springs to transmit higher forces during tissue handling.

Results and Conclusion

Compared to wire- or link-driven mechanisms, the plate-spring mechanism provided surpassing force transmission, with >14 N force transmission achieved, which enables most laparoscopic surgery with single port access. In addition, the high degree of freedom structure of the proposed design permitted an expanded workspace, which might be the most competitive characteristic among the single port systems reported to date.
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Literatur
1.
Zurück zum Zitat Lee W-J (2010) Single port laparoscopic surgery. J Korean Med Assoc 53(9):793–806CrossRef Lee W-J (2010) Single port laparoscopic surgery. J Korean Med Assoc 53(9):793–806CrossRef
2.
Zurück zum Zitat Gettman MT, Lotan Y, Napper CA, Cadeddu JA (2002) Transvaginal laparoscopic nephrectomy: development and feasibility in the porcine model. Urology 59(3):446–450PubMedCrossRef Gettman MT, Lotan Y, Napper CA, Cadeddu JA (2002) Transvaginal laparoscopic nephrectomy: development and feasibility in the porcine model. Urology 59(3):446–450PubMedCrossRef
3.
Zurück zum Zitat Clayman RV, Box GN, Abraham JB et al (2007) Rapid communication: transvaginal single-port NOTES nephrectomy: initial laboratory experience. J Endourol 21(6):640–644PubMedCrossRef Clayman RV, Box GN, Abraham JB et al (2007) Rapid communication: transvaginal single-port NOTES nephrectomy: initial laboratory experience. J Endourol 21(6):640–644PubMedCrossRef
4.
Zurück zum Zitat Lima E, Rolanda C, Pego JM et al (2007) Third-generation nephrectomy by natural orifice transluminal endoscopic surgery. J Urol 178(6):2648–2654PubMedCrossRef Lima E, Rolanda C, Pego JM et al (2007) Third-generation nephrectomy by natural orifice transluminal endoscopic surgery. J Urol 178(6):2648–2654PubMedCrossRef
5.
Zurück zum Zitat Autorino R, Cadeddu JA, Desai MM et al (2011) Laparoendoscopic single-site and natural orifice transluminal endoscopic surgery in urology: a critical analysis of the literature. Eur Urol 59(1):26–45PubMedCrossRef Autorino R, Cadeddu JA, Desai MM et al (2011) Laparoendoscopic single-site and natural orifice transluminal endoscopic surgery in urology: a critical analysis of the literature. Eur Urol 59(1):26–45PubMedCrossRef
6.
Zurück zum Zitat Raman JD, Cadeddu JA, Rao P, Rane A (2008) Single-incision laparoscopic surgery: initial urological experience and comparison with natural-orifice transluminal endoscopic surgery. Br J Urol Int 101(12):1493–1496CrossRef Raman JD, Cadeddu JA, Rao P, Rane A (2008) Single-incision laparoscopic surgery: initial urological experience and comparison with natural-orifice transluminal endoscopic surgery. Br J Urol Int 101(12):1493–1496CrossRef
7.
Zurück zum Zitat Marks J, Tacchino R, Roberts K, Onders R et al (2011) Prospective randomized controlled trial traditional laparoscopic cholecystectomy versus single-incision laparoscopic cholecystectomy: report of preliminary data. Am J Surg 201(3):369–373PubMedCrossRef Marks J, Tacchino R, Roberts K, Onders R et al (2011) Prospective randomized controlled trial traditional laparoscopic cholecystectomy versus single-incision laparoscopic cholecystectomy: report of preliminary data. Am J Surg 201(3):369–373PubMedCrossRef
8.
9.
Zurück zum Zitat Dhumane PW, Diana M, Leroy J, Marescaux J (2011) Minimally invasive single-site surgery for the digestive system: a technological review. J Minimal Access Surg 7(1):40–51 Dhumane PW, Diana M, Leroy J, Marescaux J (2011) Minimally invasive single-site surgery for the digestive system: a technological review. J Minimal Access Surg 7(1):40–51
10.
Zurück zum Zitat Autorino R, Stein RJ, Lima E et al (2010) Current status and future perspectives in laparoendoscopic single-site and natural orifice transluminal endoscopic urological surgery. Int J Urol 17(5):410–431PubMed Autorino R, Stein RJ, Lima E et al (2010) Current status and future perspectives in laparoendoscopic single-site and natural orifice transluminal endoscopic urological surgery. Int J Urol 17(5):410–431PubMed
11.
Zurück zum Zitat Kaouk JH, Goel RK (2009) Single-port laparoscopic and robotic partial nephrectomy. Eur Urol 55(5):1163–1169PubMedCrossRef Kaouk JH, Goel RK (2009) Single-port laparoscopic and robotic partial nephrectomy. Eur Urol 55(5):1163–1169PubMedCrossRef
12.
Zurück zum Zitat Gettman MT, White WM, Aron M et al (2011) Where do we really stand with LESS and NOTES? Eur Urol 59(2):231–234PubMedCrossRef Gettman MT, White WM, Aron M et al (2011) Where do we really stand with LESS and NOTES? Eur Urol 59(2):231–234PubMedCrossRef
13.
Zurück zum Zitat Kaouk JH, Goel RK, Haber GP, Crouzet S, Stein RJ (2009) Robotic single-port transumbilical surgery in humans: initial report. Br J Urol Int 103(3):366–369CrossRef Kaouk JH, Goel RK, Haber GP, Crouzet S, Stein RJ (2009) Robotic single-port transumbilical surgery in humans: initial report. Br J Urol Int 103(3):366–369CrossRef
14.
Zurück zum Zitat Autorino R, Cadeddu JA, Desai MM et al (2011) Laparoendoscopic single site and natural orifice transluminal endoscopic surgery in urology: a critical analysis of the literature. Eur Urol 59:26–45PubMedCrossRef Autorino R, Cadeddu JA, Desai MM et al (2011) Laparoendoscopic single site and natural orifice transluminal endoscopic surgery in urology: a critical analysis of the literature. Eur Urol 59:26–45PubMedCrossRef
15.
Zurück zum Zitat Cindolo L, Gidaro S, Tamburro FR, Schips L (2010) Laparo-endoscopic single-site left transperitoneal adrenalectomy. Eur Urol 57(5):911–914PubMedCrossRef Cindolo L, Gidaro S, Tamburro FR, Schips L (2010) Laparo-endoscopic single-site left transperitoneal adrenalectomy. Eur Urol 57(5):911–914PubMedCrossRef
16.
Zurück zum Zitat Autorino R, Kaouk JH, Stolzenburg JU et al (2012) Current status and future directions of robotic single-site surgery: a systematic review. Eur Urol 63(2):266–280PubMedCrossRef Autorino R, Kaouk JH, Stolzenburg JU et al (2012) Current status and future directions of robotic single-site surgery: a systematic review. Eur Urol 63(2):266–280PubMedCrossRef
17.
Zurück zum Zitat Horise Y, Nishikawa A, Sekimoto M et al (2012) Development and evaluation of a master-slave robot system for single-incision laparoscopic surgery. Int J Comput Assist Radiol Surg 7(2):289–296PubMedCrossRef Horise Y, Nishikawa A, Sekimoto M et al (2012) Development and evaluation of a master-slave robot system for single-incision laparoscopic surgery. Int J Comput Assist Radiol Surg 7(2):289–296PubMedCrossRef
18.
Zurück zum Zitat Shin W, Kwon D (2013) Surgical robot system for single-port surgery with novel joint mechanism. IEEE Trans Biomed Eng 60(4):937–944PubMedCrossRef Shin W, Kwon D (2013) Surgical robot system for single-port surgery with novel joint mechanism. IEEE Trans Biomed Eng 60(4):937–944PubMedCrossRef
19.
Zurück zum Zitat Haber GP, Autorino R, Laydner H et al (2012) SPIDER surgical system for urologic procedures with laparoendoscopic single-site surgery: from initial laboratory experience to first clinical application. Eur Urol 61(2):415–422PubMedCrossRef Haber GP, Autorino R, Laydner H et al (2012) SPIDER surgical system for urologic procedures with laparoendoscopic single-site surgery: from initial laboratory experience to first clinical application. Eur Urol 61(2):415–422PubMedCrossRef
20.
Zurück zum Zitat Xu K, Goldman RE, Ding J, Allen PK, Fowler DL, Simaa N (2009) System design of an insertable robotic effector platform for single port access (SPA) surgery. In: Intelligent robots and systems, pp. 5546–5552 Xu K, Goldman RE, Ding J, Allen PK, Fowler DL, Simaa N (2009) System design of an insertable robotic effector platform for single port access (SPA) surgery. In: Intelligent robots and systems, pp. 5546–5552
21.
Zurück zum Zitat Piccigallo M, Scarfogliero U, Quaglia C, Petroni G, Valdastri P, Menciassi A, Dario P (2010) Design of a novel bimanual robotic system for single-port laparoscopy. IEEE/ASME Trans Mechatron 15(6):871–878 Piccigallo M, Scarfogliero U, Quaglia C, Petroni G, Valdastri P, Menciassi A, Dario P (2010) Design of a novel bimanual robotic system for single-port laparoscopy. IEEE/ASME Trans Mechatron 15(6):871–878
22.
Zurück zum Zitat Lee H, Choi Y, Yi B-J (2012) Stackable 4-BAR manipulators for single port access surgery. IEEE/ASME Trans Mechatron 17(1):157–166CrossRef Lee H, Choi Y, Yi B-J (2012) Stackable 4-BAR manipulators for single port access surgery. IEEE/ASME Trans Mechatron 17(1):157–166CrossRef
23.
Zurück zum Zitat Kobayashi Y, Tomono Y, Sekiguchi Y et al (2010) A surgical robot with vision field control for single port endoscopic surgery. Int J Med Robot Comput Assist Surg 6(4):454–464CrossRef Kobayashi Y, Tomono Y, Sekiguchi Y et al (2010) A surgical robot with vision field control for single port endoscopic surgery. Int J Med Robot Comput Assist Surg 6(4):454–464CrossRef
24.
Zurück zum Zitat Sekiguchi Y, Kobayashi Y, Watanabe H et al (2011) “In vivo experiments of a surgical robot with vision field control for single port endoscopic surgery,” Engineering in Medicine and Biology Society. In: Annual international conference of the IEEE, pp. 7045–7048 Sekiguchi Y, Kobayashi Y, Watanabe H et al (2011) “In vivo experiments of a surgical robot with vision field control for single port endoscopic surgery,” Engineering in Medicine and Biology Society. In: Annual international conference of the IEEE, pp. 7045–7048
25.
Zurück zum Zitat Richards C, Rosen J, Hannaford B, Pellegrini C, Sinanan M (2000) Skills evaluation in minimally invasive surgery using force/torque signatures. Surg Endosc 14:791–798PubMedCrossRef Richards C, Rosen J, Hannaford B, Pellegrini C, Sinanan M (2000) Skills evaluation in minimally invasive surgery using force/torque signatures. Surg Endosc 14:791–798PubMedCrossRef
26.
Zurück zum Zitat Lazeroms M, Villavicencio G, Jongkind W, Honderd G (1996) “Optical fibre force sensor for minimal-invasive-surgery grasping instruments,” Engineering in Medicine and Biology Society, Bridging Disciplines for Biomedicine. In: Proceedings of the 18th annual international conference of the IEEE, vol 1, pp. 234–235 Lazeroms M, Villavicencio G, Jongkind W, Honderd G (1996) “Optical fibre force sensor for minimal-invasive-surgery grasping instruments,” Engineering in Medicine and Biology Society, Bridging Disciplines for Biomedicine. In: Proceedings of the 18th annual international conference of the IEEE, vol 1, pp. 234–235
28.
Zurück zum Zitat Cheon B, Gezgin E, Ji DK, Tomikawa M, Hashizume M, Hong J (2013) Design of a novel single incision laparoscopic surgery robot with increased tissue handling force. In: Proceeding of CARS 2013 Cheon B, Gezgin E, Ji DK, Tomikawa M, Hashizume M, Hong J (2013) Design of a novel single incision laparoscopic surgery robot with increased tissue handling force. In: Proceeding of CARS 2013
Metadaten
Titel
A single port laparoscopic surgery robot with high force transmission and a large workspace
verfasst von
Byungsik Cheon
Erkin Gezgin
Dae Keun Ji
Morimasa Tomikawa
Makoto Hashizume
Hong-Jin Kim
Jaesung Hong
Publikationsdatum
01.09.2014
Verlag
Springer US
Erschienen in
Surgical Endoscopy / Ausgabe 9/2014
Print ISSN: 0930-2794
Elektronische ISSN: 1432-2218
DOI
https://doi.org/10.1007/s00464-014-3534-6

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