Lapro-Endoscopic Single-Site Surgery(LESS) is a new surgical method performed by inserting several surgical tools and a laparoscope through an umbilical incision. Compared with conventional laparoscopic surgery, patients can regain health without much trauma and hospitalization because of small incision. However, the operating surgeons suffer from several difficulties such as limited range of motion and collision of the surgical tools and laparoscope with previous laparoscopic tools and surgical robots.
In this paper, a new surgical robot system for LESS is proposed with a novel joint mechanism. The proposed surgical robot system consists of surgical instruments and an external arm. The specially developed surgical instruments have elbow joints that use a novel joint mechanism, which allows them to easily approach a lesion using only movements in the intraperitoneal cavity. The external arm consists of an active joint for translational motion of the surgical instrument and 2-DOF passive joints to extend the system workspace during surgery. A proposed joint mechanism is suitable for multi-DOF surgical tools, it can prevent hysteresis of the joint and achieve more accurate motion.
The feasibility of the developed surgical robot system is verified by joint performance test and surgical instrument test with modified phantom omni system. Based on these results, it is expected that the proposed surgical robot system performs the surgical tasks for Lapro-Endoscopic Single-Site Surgery.
단일통로 복강경 수술은 다수의 복강경 수술도구와 복강경을 환자의 배꼽을 통해 삽입하여 수술 작업을 수행하는 새로운 수술방법이다. 기존의 일반적인 복강경 수술과 비교하여 절개량이 적어 환자의 회복이 빠르며 입원기간이 줄어들게 된다. 하지만 수술을 집도하는 의사의 경우 움직임이 제한적이고 수술 중 도구나 카메라의 충돌이 잦아 어려움을 겪고 있다.
본 논문에서는 새로운 메커니즘을 적용한 단일통로복강경 수술용 수술로봇 시스템을 제안한다. 제안된 시스템은 다자유도 수술도구와, 외부암, 조종기로 구성되어 있다. 외부암은 직선 움직임과 2자유도의 수동관절로 구성되어 수술 중 작업영역을 확보하는 역할을 수행한다. 다자유도 수술도구를 위한 새로운 관절 구조는 더 정확한 움직임을 위해 히스테리시스 현상을 방지할 수 있다.
개발된 수술로봇 시스템과 수정개발된 팬텀 장치를 이용하여 기본적인 성능 테스트를 수행하였다. 이를 통해 제안된 시스템이 단일통로 복강경 수술을 위한 작업을 잘 수행할 수 있으리라 기대한다.
