开发和评估一个机器人系统,用于安全的心脏外交付

科学领域:

• 机器人在医学中的机器人
• 心血管干预 心血管干预
• 医疗器械开发 医疗器械开发

背景情况:

• 心脏导管程序往往涉及复杂和的解剖路径导航.
• 安全有效地运送心脏外套对于尽量减少患者创伤和改善程序结果至关重要.
• 现有的方法可能会在狭窄的心脏结构内的精确导航和控制方面带来挑战.

研究的目的:

• 开发和评估一种新的3度自由度 (DoF) 机器人系统,用于心脏外输送.
• 为了提高导航具有挑战性的解剖结构的安全性和有效性,例如卵沟和曲路径.
• 为了最大限度地减少组织接触,并提高在外套插入和操纵期间的控制.

主要方法:

• 使用单个DoF执行模块和曲模型设计了一个3-DoF机器人系统.
• 开发了一种外输送策略 (SDS),整合了尖端位置和点约束控制.
• 通过轨迹跟踪和点交叉测试来评估技术性能,在模拟场景中使用幻影模型和光学指导评估可行性.

主要成果:

• 机器人系统展示了精确的尖端位置控制 (2.10毫米RMSE) 和点约束控制 (1.86毫米RMSE).
• 在减少轨迹长度和冲动方面,SDS显著优于手动控制 (MC),表明更顺的导航.
• 与联合控制 (JC) 相比,SDS减少了外套诱导的运动,并改善了卵洞的收缩成功率.

结论:

• 开发的机器人系统提供了一种更安全,更可控的方法,通过狭窄的解剖区域传递心脏膜.
• 与手动和关节控制相比,SDS有效地减少了组织壁接触,并提供了优越的操作流性.
• 这一进步有望改善机器人辅助的心脏手术和患者安全.