Skip to main content
Erschienen in: Surgical Endoscopy 9/2014

01.09.2014

Determination of the latency effects on surgical performance and the acceptable latency levels in telesurgery using the dV-Trainer® simulator

verfasst von: Song Xu, Manuela Perez, Kun Yang, Cyril Perrenot, Jacques Felblinger, Jacques Hubert

Erschienen in: Surgical Endoscopy | Ausgabe 9/2014

Einloggen, um Zugang zu erhalten

Abstract

Background

The primary limitation of telesurgery is the communication latency. Accurate and detailed data are lacking to reveal the latency effects on surgical performance; furthermore, the maximum acceptable latency in telesurgery remains unclear.

Methods

Sixteen medical students performed an energy dissection exercise and a needle-driving exercise on the robotic simulator dV-Trainer®, and latencies varying between 0 and 1,000 ms with a 100-ms interval were randomly and blindly presented. Task completion time, instrument motion, and errors were automatically recorded. The difficulty, security, precision, and fluidity of manipulation were self-scored by subjects between 0 and 4 (0 the best, 2 moderate, and 4 the worst).

Results

Task completion time, motion, and errors increased gradually as latency increased. An exponential regression was fit to the mean times and motions (R 2 > 0.98). Subjective scorings of the four items were similar. The mean scores were less than 1 at delays ≤200 ms, then increased from 1 to 2 at 300–700 ms, and finally approached 3 at delays above. In both exercises, latencies ≤300 ms were judged to be safe by all and 400–500 ms were accepted by 66–75 % of subjects. Less than 20 % of subjects accepted delays ≥800 ms.

Conclusions

The surgical performance deteriorates in an exponential way as the latency increases. The delay impact on instrument manipulation is mild at 0–200 ms, then increases from small to large at 300–700 ms, and finally becomes very large at 800–1,000 ms. Latencies ≤200 ms are ideal for telesurgery; 300 ms is also suitable; 400–500 ms may be acceptable but are already tiring; and 600–700 ms are difficult to deal with and only acceptable for low risk and simple procedures. Surgery is quite difficult at 800–1,000 ms, telementoring would be a better choice in this case.
Literatur
4.
Zurück zum Zitat Sterbis JR, Hanly EJ, Herman BC, Marohn MR, Broderick TJ, Shih SP, Harnett B, Doarn C, Schenkman NS (2008) Transcontinental telesurgical nephrectomy using the da Vinci robot in a porcine model. Urology 71:971–973PubMedCrossRef Sterbis JR, Hanly EJ, Herman BC, Marohn MR, Broderick TJ, Shih SP, Harnett B, Doarn C, Schenkman NS (2008) Transcontinental telesurgical nephrectomy using the da Vinci robot in a porcine model. Urology 71:971–973PubMedCrossRef
5.
Zurück zum Zitat Rayman R, Croome K, Galbraith N, McClure R, Morady R, Peterson S, Smith S, Subotic V, Van Wynsberghe A, Patel R, Primak S (2007) Robotic telesurgery: a real-world comparison of ground- and satellite-based internet performance. Int J Med Robot 3:111–116. doi:10.1002/rcs.133 PubMedCrossRef Rayman R, Croome K, Galbraith N, McClure R, Morady R, Peterson S, Smith S, Subotic V, Van Wynsberghe A, Patel R, Primak S (2007) Robotic telesurgery: a real-world comparison of ground- and satellite-based internet performance. Int J Med Robot 3:111–116. doi:10.​1002/​rcs.​133 PubMedCrossRef
6.
Zurück zum Zitat Nguan CY, Morady R, Wang C, Harrison D, Browning D, Rayman R, Luke PPW (2008) Robotic pyeloplasty using internet protocol and satellite network-based telesurgery. Int J Med Robot 4:10–14. doi:10.1002/rcs.173 PubMedCrossRef Nguan CY, Morady R, Wang C, Harrison D, Browning D, Rayman R, Luke PPW (2008) Robotic pyeloplasty using internet protocol and satellite network-based telesurgery. Int J Med Robot 4:10–14. doi:10.​1002/​rcs.​173 PubMedCrossRef
7.
8.
Zurück zum Zitat Lum MJH, Friedman DCW, Sankaranarayanan G, King H, Fodero K, Leuschke R, Hannaford B, Rosen J, Sinanan MN (2009) The RAVEN: design and validation of a telesurgery system. Int J Robot Res 28:1183–1197. doi:10.1177/0278364909101795 CrossRef Lum MJH, Friedman DCW, Sankaranarayanan G, King H, Fodero K, Leuschke R, Hannaford B, Rosen J, Sinanan MN (2009) The RAVEN: design and validation of a telesurgery system. Int J Robot Res 28:1183–1197. doi:10.​1177/​0278364909101795​ CrossRef
9.
Zurück zum Zitat Arata J, Takahashi H, Pitakwatchara P, Warisawa S, Konishi K, Tanoue K, Ieiri S, Shimizu S, Nakashima N, Okamura K, Kim YS, Kim SM, Hahm JS, Hashizume M, Mitsuishi M (2006) A remote surgery experiment between Japan-Korea using the minimally invasive surgical system. In: Proceedings 2006 IEEE International Conference on Robotics and Automation 2006 ICRA 2006, pp 257–262 Arata J, Takahashi H, Pitakwatchara P, Warisawa S, Konishi K, Tanoue K, Ieiri S, Shimizu S, Nakashima N, Okamura K, Kim YS, Kim SM, Hahm JS, Hashizume M, Mitsuishi M (2006) A remote surgery experiment between Japan-Korea using the minimally invasive surgical system. In: Proceedings 2006 IEEE International Conference on Robotics and Automation 2006 ICRA 2006, pp 257–262
10.
Zurück zum Zitat Arata J, Takahashi H, Pitakwatchara P, Warisawa S, Tanoue K, Konishi K, Ieiri S, Shimizu S, Nakashima N, Okamura K, Fujino Y, Ueda Y, Chotiwan P, Mitsuishi M, Hashizume M (2007) A remote surgery experiment between Japan and Thailand over Internet using a low latency CODEC system. In: IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp 953–959 Arata J, Takahashi H, Pitakwatchara P, Warisawa S, Tanoue K, Konishi K, Ieiri S, Shimizu S, Nakashima N, Okamura K, Fujino Y, Ueda Y, Chotiwan P, Mitsuishi M, Hashizume M (2007) A remote surgery experiment between Japan and Thailand over Internet using a low latency CODEC system. In: IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp 953–959
11.
14.
Zurück zum Zitat Marescaux J, Leroy J, Rubino F, Smith M, Vix M, Simone M, Mutter D (2002) Transcontinental robot-assisted remote telesurgery: feasibility and potential applications. Ann Surg 235:487–492PubMedCrossRefPubMedCentral Marescaux J, Leroy J, Rubino F, Smith M, Vix M, Simone M, Mutter D (2002) Transcontinental robot-assisted remote telesurgery: feasibility and potential applications. Ann Surg 235:487–492PubMedCrossRefPubMedCentral
15.
Zurück zum Zitat Lum MJH, Rosen J, Lendvay TS, Sinanan MN, Hannaford B (2009) Effect of time delay on telesurgical performance. In: Robotics and Automation 2009 ICRA09 IEEE International Conference pp 4246–4252 Lum MJH, Rosen J, Lendvay TS, Sinanan MN, Hannaford B (2009) Effect of time delay on telesurgical performance. In: Robotics and Automation 2009 ICRA09 IEEE International Conference pp 4246–4252
16.
Zurück zum Zitat Rayman R, Croome K, Galbraith N, McClure R, Morady R, Peterson S, Smith S, Subotic V, Van Wynsberghe A, Primak S (2006) Long-distance robotic telesurgery: a feasibility study for care in remote environments. Int J Med Robot 2:216–224. doi:10.1002/rcs.99 PubMedCrossRef Rayman R, Croome K, Galbraith N, McClure R, Morady R, Peterson S, Smith S, Subotic V, Van Wynsberghe A, Primak S (2006) Long-distance robotic telesurgery: a feasibility study for care in remote environments. Int J Med Robot 2:216–224. doi:10.​1002/​rcs.​99 PubMedCrossRef
17.
Zurück zum Zitat Anvari M, Broderick T, Stein H, Chapman T, Ghodoussi M, Birch DW, McKinley C, Trudeau P, Dutta S, Goldsmith CH (2005) The impact of latency on surgical precision and task completion during robotic-assisted remote telepresence surgery. Comput Aided Surg Off J Int Soc Comput Aided Surg 10:93–99. doi:10.3109/10929080500228654 Anvari M, Broderick T, Stein H, Chapman T, Ghodoussi M, Birch DW, McKinley C, Trudeau P, Dutta S, Goldsmith CH (2005) The impact of latency on surgical precision and task completion during robotic-assisted remote telepresence surgery. Comput Aided Surg Off J Int Soc Comput Aided Surg 10:93–99. doi:10.​3109/​1092908050022865​4
18.
Zurück zum Zitat Kim T, Zimmerman PM, Wade MJ, Weiss CA (2005) The effect of delayed visual feedback on telerobotic surgery. Surg Endosc 19:683–686PubMedCrossRef Kim T, Zimmerman PM, Wade MJ, Weiss CA (2005) The effect of delayed visual feedback on telerobotic surgery. Surg Endosc 19:683–686PubMedCrossRef
19.
Zurück zum Zitat Perez M, Quiaios F, Andrivon P, Husson D, Dufaut M, Felblinger J, Hubert J (2007) Paradigms and experimental set-up for the determination of the acceptable delay in Telesurgery. 29th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society2007 EMBS 2007, pp 453–456 Perez M, Quiaios F, Andrivon P, Husson D, Dufaut M, Felblinger J, Hubert J (2007) Paradigms and experimental set-up for the determination of the acceptable delay in Telesurgery. 29th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society2007 EMBS 2007, pp 453–456
20.
Zurück zum Zitat Perrenot C, Perez M, Tran N, Jehl JP, Felblinger J, Bresler L, Hubert J (2012) The virtual reality simulator dV-Trainer® is a valid assessment tool for robotic surgical skills. Surg Endosc 26:1–7CrossRef Perrenot C, Perez M, Tran N, Jehl JP, Felblinger J, Bresler L, Hubert J (2012) The virtual reality simulator dV-Trainer® is a valid assessment tool for robotic surgical skills. Surg Endosc 26:1–7CrossRef
22.
Zurück zum Zitat Butner SE, Ghodoussi M (2003) Transforming a surgical robot for human telesurgery. Robot Autom IEEE Trans 19:818–824CrossRef Butner SE, Ghodoussi M (2003) Transforming a surgical robot for human telesurgery. Robot Autom IEEE Trans 19:818–824CrossRef
Metadaten
Titel
Determination of the latency effects on surgical performance and the acceptable latency levels in telesurgery using the dV-Trainer® simulator
verfasst von
Song Xu
Manuela Perez
Kun Yang
Cyril Perrenot
Jacques Felblinger
Jacques Hubert
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/s00464-014-3504-z

Weitere Artikel der Ausgabe 9/2014

Surgical Endoscopy 9/2014 Zur Ausgabe

Vorsicht, erhöhte Blutungsgefahr nach PCI!

10.05.2024 Koronare Herzerkrankung Nachrichten

Nach PCI besteht ein erhöhtes Blutungsrisiko, wenn die Behandelten eine verminderte linksventrikuläre Ejektionsfraktion aufweisen. Das Risiko ist umso höher, je stärker die Pumpfunktion eingeschränkt ist.

Darf man die Behandlung eines Neonazis ablehnen?

08.05.2024 Gesellschaft Nachrichten

In einer Leseranfrage in der Zeitschrift Journal of the American Academy of Dermatology möchte ein anonymer Dermatologe bzw. eine anonyme Dermatologin wissen, ob er oder sie einen Patienten behandeln muss, der eine rassistische Tätowierung trägt.

Deutlich weniger Infektionen: Wundprotektoren schützen!

08.05.2024 Postoperative Wundinfektion Nachrichten

Der Einsatz von Wundprotektoren bei offenen Eingriffen am unteren Gastrointestinaltrakt schützt vor Infektionen im Op.-Gebiet – und dient darüber hinaus der besseren Sicht. Das bestätigt mit großer Robustheit eine randomisierte Studie im Fachblatt JAMA Surgery.

Chirurginnen und Chirurgen sind stark suizidgefährdet

07.05.2024 Suizid Nachrichten

Der belastende Arbeitsalltag wirkt sich negativ auf die psychische Gesundheit der Angehörigen ärztlicher Berufsgruppen aus. Chirurginnen und Chirurgen bilden da keine Ausnahme, im Gegenteil.

Update Chirurgie

Bestellen Sie unseren Fach-Newsletter und bleiben Sie gut informiert.

S3-Leitlinie „Diagnostik und Therapie des Karpaltunnelsyndroms“

Karpaltunnelsyndrom BDC Leitlinien Webinare
CME: 2 Punkte

Das Karpaltunnelsyndrom ist die häufigste Kompressionsneuropathie peripherer Nerven. Obwohl die Anamnese mit dem nächtlichen Einschlafen der Hand (Brachialgia parästhetica nocturna) sehr typisch ist, ist eine klinisch-neurologische Untersuchung und Elektroneurografie in manchen Fällen auch eine Neurosonografie erforderlich. Im Anfangsstadium sind konservative Maßnahmen (Handgelenksschiene, Ergotherapie) empfehlenswert. Bei nicht Ansprechen der konservativen Therapie oder Auftreten von neurologischen Ausfällen ist eine Dekompression des N. medianus am Karpaltunnel indiziert.

Prof. Dr. med. Gregor Antoniadis
Berufsverband der Deutschen Chirurgie e.V.

S2e-Leitlinie „Distale Radiusfraktur“

Radiusfraktur BDC Leitlinien Webinare
CME: 2 Punkte

Das Webinar beschäftigt sich mit Fragen und Antworten zu Diagnostik und Klassifikation sowie Möglichkeiten des Ausschlusses von Zusatzverletzungen. Die Referenten erläutern, welche Frakturen konservativ behandelt werden können und wie. Das Webinar beantwortet die Frage nach aktuellen operativen Therapiekonzepten: Welcher Zugang, welches Osteosynthesematerial? Auf was muss bei der Nachbehandlung der distalen Radiusfraktur geachtet werden?

PD Dr. med. Oliver Pieske
Dr. med. Benjamin Meyknecht
Berufsverband der Deutschen Chirurgie e.V.

S1-Leitlinie „Empfehlungen zur Therapie der akuten Appendizitis bei Erwachsenen“

Appendizitis BDC Leitlinien Webinare
CME: 2 Punkte

Inhalte des Webinars zur S1-Leitlinie „Empfehlungen zur Therapie der akuten Appendizitis bei Erwachsenen“ sind die Darstellung des Projektes und des Erstellungswegs zur S1-Leitlinie, die Erläuterung der klinischen Relevanz der Klassifikation EAES 2015, die wissenschaftliche Begründung der wichtigsten Empfehlungen und die Darstellung stadiengerechter Therapieoptionen.

Dr. med. Mihailo Andric
Berufsverband der Deutschen Chirurgie e.V.