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A robotic system for solo surgery in flexible ureteroscopy: development and evaluation with clinical users

Schlenk, Christopher und Hagmann, Katharina und Steidle, Florian und Oliva Maza, Laura und Kolb, Alexander und Hellings, Anja und Schoeb, Dominik, Stefan und Klodmann, Julian und Miernik, Arkadiusz und Albu-Schäffer, Alin Olimpiu (2023) A robotic system for solo surgery in flexible ureteroscopy: development and evaluation with clinical users. International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery. Springer. doi: 10.1007/s11548-023-02883-5. ISSN 1861-6410.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
1MB

Offizielle URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s11548-023-02883-5

Kurzfassung

Purpose The robotic system CoFlex for kidney stone removal via flexible ureteroscopy (fURS) by a single surgeon (solo surgery, abbreviated SSU) is introduced. It combines a versatile robotic arm and a commercially available ureteroscope to enable gravity compensation and safety functions like virtual walls. The haptic feedback from the operation site is comparable to manual fURS, as the surgeon actuates all ureteroscope DoF manually. Methods The system hardware and software as well as the design of an exploratory user study on the simulator model with non-medical participants and urology surgeons are described. For each user study task both objective measurements (e.g., completion time) and subjective user ratings of workload (using the NASA-TLX) and usability (using the System Usability Scale SUS) were obtained. Results CoFlex enabled SSU in fURS. The implemented setup procedure resulted in an average added setup time of 341.7 ± 71.6 s, a NASA-TLX value of 25.2 ± 13.3 and a SUS value of 82.9 ± 14.4. The ratio of inspected kidney calyces remained similar for robotic (93.68 %) and manual endoscope guidance (94.74 %), but the NASA-TLX values were higher (58.1 ± 16.0 vs. 48.9 ± 20.1) and the SUS values lower (51.5 ± 19.9 vs. 63.6 ± 15.3) in the robotic scenario. SSU in the fURS procedure increased the overall operation time from 1173.5 ± 355.7 s to 2131.0 ± 338.0 s, but reduced the number of required surgeons from two to one. Conclusions The evaluation of CoFlex in a user study covering a complete fURS intervention confirmed the technical feasibility of the concept and its potential to reduce surgeon working time. Future development steps will enhance the system ergonomics, minimize the users' physical load while interacting with the robot and exploit the logged data from the user study to optimize the current fURS workflow.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/194695/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:A robotic system for solo surgery in flexible ureteroscopy: development and evaluation with clinical users
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schlenk, ChristopherChristopher.Schlenk (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1918-6119NICHT SPEZIFIZIERT
Hagmann, Katharinakatharina.hagmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4273-3259NICHT SPEZIFIZIERT
Steidle, FlorianFlorian.Steidle (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6935-9810NICHT SPEZIFIZIERT
Oliva Maza, Lauralaura.olivamaza (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5382-3025NICHT SPEZIFIZIERT
Kolb, AlexanderAlexander.Kolb (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hellings, AnjaAnja.Hellings (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schoeb, Dominik, StefanDepartment of Urology, Faculty of Medicine and Medical Center—University of Freiburg, University of Freiburg, Freiburg, Germanyhttps://orcid.org/0000-0001-6394-7064NICHT SPEZIFIZIERT
Klodmann, JulianJulian.Klodmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9428-7211NICHT SPEZIFIZIERT
Miernik, ArkadiuszDepartment of Urology, Faculty of Medicine and Medical Center—University of Freiburg, University of Freiburg, Freiburg, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Albu-Schäffer, Alin OlimpiuAlin.Albu-Schaeffer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5343-9074142115938
Datum:9 April 2023
Erschienen in:International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1007/s11548-023-02883-5
Verlag:Springer
Name der Reihe:Springer Nature
ISSN:1861-6410
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Flexible ureteroscopy (fURS), Kidney stones, Surgical robot, Physical human-robot interaction, DLR MIRO, User study
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Robotik
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RO - Robotik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Medizinische Assistenzsysteme [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013)
Hinterlegt von: Schlenk, Christopher
Hinterlegt am:17 Apr 2023 10:12
Letzte Änderung:11 Sep 2023 13:25

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