基于FBG的形状感应,以实现自动针插入的侧向偏移方法.

科学领域:

• 机器人和控制系统 机器人和控制系统
• 医疗器械技术 医疗器械技术
• 手术导航 手术导航

背景情况:

• 由于不对称的负载,头针自然会曲,使得可以进行可控的插入,以精确地进行手术.
• 针头插入的自主控制旨在最大限度地减少组织损伤,并改善前列腺癌诊断和治疗等程序中的患者结果.
• 实时,手术内形状感应反对于在针插入干预中实现自主控制方法至关重要.

研究的目的:

• 扩展李组理论形状感应模型,以准确追踪手术插入期间针头侧向偏移的情况.
• 为了验证增强的形状感应模型,使用机器人针插入幻影组织,以立体视觉作为基本真相.
• 实施和评估一个实时形状感应系统,用于自主控制针插入.

主要方法:

• 开发一个扩展的李群理论模型,以解释侧向针曲.
• 使用机器人针插入实验在幻影组织中的验证.
• 用于地面真相数据采集的立体视觉系统.
• 使用ROS 2实现实时形状感应系统.

主要成果:

• 扩展的形状感应模型在插入时成功处理了针头侧向偏移.
• 机器人插入幻影组织证明了该模型的有效性.
• 实时系统的平均反频率为15±8Hz.
• 平均针形状误差低于1毫米,证实了模型的准确性.

结论:

• 扩展的形状感应模型准确地跟踪针曲,使手术干预的控制能力提高.
• 实时形状感应反对于自主针插入系统是可行的和有效的.
• 这一进步有潜力提高精度,并减少需要精确的针位置的程序的侵入性.