Sistema de seguimiento del instrumental laparoscópico basado en marcas artificiales: pruebas iniciale

Gómez Aguilera, Enrique J.

Moreno del Pozo, Jose

Oropesa García, Ignacio

Pagador Carrasco, J.B.

Sánchez González, Patricia

Sánchez Margallo, Francisco Miguel

Sánchez Margallo, Juan Antonio

Uson Gargallo, Jesús

Servicio de Coordinación de Bibliotecas de la Universidad Politécnica de Madrid

XXIX Congreso Anual de la Sociedad Española de Ingeniería Biomédica 407
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Sistema de seguimiento de instrumental laparoscópico basado 
en marcas artificiales: pruebas iniciales 
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Resumen
Los procedimientos tradicionales de formación en cirugía de 
mínima invasión están basados principalmente en criterios de 
evaluación subjetivos, lo cual precisa el desarrollo de nuevos 
métodos de evaluación automática y objetiva de las destrezas 
quirúrgicas que mejoren este proceso formativo. Se ha 
demostrado que el análisis de los movimientos del instrumental 
es una herramienta efectiva de evaluación de las habilidades 
psicomotoras del cirujano. Para llevar a cabo este 
procedimiento de evaluación es necesario identificar, registrar 
y analizar los movimientos del instrumental. En este trabajo se 
presentan las primeras pruebas para la implementación de un 
sistema de seguimiento de instrumental en tiempo real y en un 
entorno quirúrgico real basado en marcas artificiales. El 
sistema utiliza un sistema de cámaras externas para llevar a 
cabo la identificación y seguimiento de una o varias marcas 
artificiales localizadas en el instrumental en su parte 
extracorpórea. Para implementar este sistema se requieren 
llevar a cabo una serie de estudios previos reflejados en este 
trabajo. Estos estudios son la estimación de la posición 
adecuada para situar el sistema de cámaras en el entorno 
quirúrgico real, determinar algoritmo de identificación de las 
características principales de la marca artificial y definir el 
procedimiento de motion tracking para agilizar las búsquedas 
de la marca en frames sucesivos.
1. Introducción
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2. Materiales y métodos
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XXIX Congreso Anual de la Sociedad Española de Ingeniería Biomédica408
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Figura 1.Patrón de búsqueda. 
2.1. Definir la posición del sistema de cámaras
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Figura 2.Posiciones analizadas para la localización del sistema 
de cámaras.
2.2. Identificar las características principales marca 
artificial
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2.3. Identificar la marca artificial
Detección de los bordes de la marca artificial 
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Figura 3.Restricciones geométricas de la marca artificial (vista 
en perspectiva). 
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2.4. Motion tracking
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Figura 4.Diagrama de flujo del algoritmo de inicialización de 
motion tracking de la marca artificial (izquierda) y su posterior 
ejecución para frames sucesivos después de haber sido 
inicializado (derecha). 
XXIX Congreso Anual de la Sociedad Española de Ingeniería Biomédica 409
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3. Resultados
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3.1. Posición del sistema de cámaras
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Figura 5.Resultados del ángulo de visión ofrecido por la 
cámara situada debajo del monitor (izquierda) y encima 
(derecha). 
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3.2. Identificación de las características principales 
de la marca artificial
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Figura 6.Detector de corners de Harris.
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Figura 7.SIFT matching.
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Figura 8.SURF matching.
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Figura 9.Template matching. Square difference matching 
(izquierda). Square difference matching normalizado (derecha).
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Figura 10. Template matching. Correlation matching 
(izquierda). Correlation matching normalizado (derecha).
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Figura 11. Template matching. Correlation coefficient
matching (izquierda). Corelation coefficient matching 
normalizado (derecha).
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3.3. Identificación de la marca artificial
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XXIX Congreso Anual de la Sociedad Española de Ingeniería Biomédica410
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Figura 12. (De izquierda a derecha y de arriba a abajo) 
Aproximación poligonal de los contornos de la marca. 
Circunferencia de aproximación. Detección del centro de la 
marca mediante Hough y Harris. 
3.4. Motion tracking
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Figura 13. Resultados de motion tracking en una secuencia 
de imágenes. En cada imagen se muestra la ventana de 
búsqueda (recuadro rojo) y el centro de la marca a identificar 
(círculo rojo).
4. Conclusiones
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Agradecimientos
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Referencias
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Sistema de seguimiento del instrumental laparoscópico basado en marcas artificiales: pruebas iniciales

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