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IEEE LATIN AMERICA TRANSACTIONS, VOL. 1, NO. 1, OCTOBER 2003

Sistema de Seguimiento en Tiempo Real para
Intervenciones Quirúrgicas Asistidas
Joan Climent y Pere Marés

Resumen--En este trabajo se presenta una técnica de
seguimiento mediante el empleo de visión por ordenador, con el
fin de localizar de forma automática el instrumental quirúrgico
en
intervenciones
de
cirugíalaparoscópica
asistida
robóticamente. Se presenta un sistema robusto en el cual no es
necesario que el instrumental presente marcas ni colores
específicos para su localización. El sistema permite localizar y
seguir los instrumentos habituales en una operación de cirugía
laparoscópica.
El algoritmo se basa en el hecho de que los instrumentos
quirúrgicos son los objetos más estructurados en lasimágenes
laparoscópicas. Se usa la transformada de Hough para detectar
la presencia de líneas rectas en la escena. Para distinguir entre
los distintos instrumentos y otras formas estructuradas que
accidentalmente aparecen en escena, el algoritmo afina la
localización usando la información proporcionada por el
movimiento.
En este artículo presentamos una descripción detallada de
todas lasetapas del sistema.

el problema que la gama de colores presentes en las imágenes
quirúrgicas es muy variable, y entonces los instrumentos
deben ser coloreados con colores muy artificiales. Otros
autores
[3] usan instrumentos con marcas artificiales
específicas.
En este artículo presentamos un sistema que realiza el
seguimiento de los instrumentos sin necesidad de que éstos
presentenninguna marca ni color artificial. El sistema
funciona con los instrumentos habituales presentes en
cualquier quirófano.

Palabras clave- Ingeniería Biomédica, Cirugía Laparoscópica,
Transformada de Hough, Visión por Ordenador, Seguimiento en
tiempo real.

I. INTRODUCCIÓN

L

a cirugía laparoscópica es una técnica quirúrgica
mínimamente invasiva. El cirujano inserta el instrumental
juntocon el laparoscopio en el abdomen del paciente a través
de incisiones múltiples, y realiza la intervención observando
las imágenes en un monitor de vídeo. La figura 1 nos muestra
una imagen de una intervención mediante cirugía
laparoscópica. El problema principal de esta técnica radica en
la dificultad que supone el mutuo entendimiento entre el
cirujano y el asistente de la cámara. Elasistente se cansa
cuando las operaciones son largas, y la imagen empieza a
verse de forma inestable.
Para solucionar estos problemas, se han implementado
diversos sistemas de asistencia robotizados [1]-[3]. Todos los
sistemas presentes en la literatura usan el procesamiento de
imágenes para seguir el instrumento del cirujano de forma que
la imagen presente en el monitor esté siempre centrada enla
zona de interés de la escena. Algunos trabajos [4] usan el
color para distinguir el instrumental, pero esta técnica presenta
Este trabajo ha sido financiado, en parte, por la Comisión Interministerial
de Ciencia y Tecnología CICYT TAP99-1163-C02-01.
Joan Climent y Pere Marés, Departamento de Ingeniería de Sistemas,
Automática e Informática Industrial Universitat Politècnica de CatalunyaBarcelona. España. Juan.Climent@upc.es Pere.Mares@upc.es

Figura 1. Cirugía laparoscópica
El sistema se basa en una secuencia de etapas en las que se
aplican distintas técnicas de procesamiento de imágenes. El
objetivo de este artículo es mostrar con detalle cómo se han
aplicado dichas técnicas, y los resultados obtenidos.
II. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA
En este capítulo se describe cada unade las etapas del
sistema de visión artificial. La figura 2 nos muestra un
diagrama global del sistema, con cada una de sus etapas y la
salida correspondiente de cada una de ellas.
La imagen proveniente del laparoscopio se filtra con el
objetivo de eliminar el ruido. A continuación se aplica un
extractor de contornos clásico para obtener la orientación de
los contornos de la escena. Las...