Enabling Mammography with Co-Robotic Ultrasound

要約

超音波（US）イメージングは​​、乳がんのスクリーニングと診断においてマンモグラフィーの重要な補助手段ですが、手持ちのトランスデューサーに依存しているため再現性に欠けることが多く、超音波検査者のスキルに大きく依存しています。
さまざまなベンダーの米国システムを統合すると、臨床基準とワークフローがさらに複雑になります。
この研究では、再現性があり、正確で、ベンダーに依存しない乳房 US 画像取得のためのコロボット US プラットフォームを導入します。
このプラットフォームは、自律的に 3D ボリューム スキャンを実行したり、疑わしい病変のリアルタイム 2D 画像を迅速に取得したりできます。
このシステムは、RGB カメラ、力センサー、L7-4 リニア アレイ トランスデューサーを備えたユニバーサル ロボット UR5 を利用して、自律ナビゲーション、動作制御、および画像取得を実現します。
カメラとマンモグラム、ロボットとカメラ、ロボットと US を含むキャリブレーションは厳密に実施され、検証されました。
PID 力制御によって制御されるロボット保持型トランスデューサーは、安全性と患者の快適性を確保するために、スキャン中に圧迫プレートとの一定の接触力を維持します。
このフレームワークは、病変を模倣したファントムで検証されました。
私たちの結果は、開発されたコロボット US プラットフォームが乳がんのスクリーニングと診断の精度と再現性を向上させることを約束することを示しています。
さらに、このプラットフォームはほとんどのマンモグラフィー デバイスに簡単に統合できるため、ベンダーからの独立性が確保されます。

要約(オリジナル)

Ultrasound (US) imaging is a vital adjunct to mammography in breast cancer screening and diagnosis, but its reliance on hand-held transducers often lacks repeatability and heavily depends on sonographers’ skills. Integrating US systems from different vendors further complicates clinical standards and workflows. This research introduces a co-robotic US platform for repeatable, accurate, and vendor-independent breast US image acquisition. The platform can autonomously perform 3D volume scans or swiftly acquire real-time 2D images of suspicious lesions. Utilizing a Universal Robot UR5 with an RGB camera, a force sensor, and an L7-4 linear array transducer, the system achieves autonomous navigation, motion control, and image acquisition. The calibrations, including camera-mammogram, robot-camera, and robot-US, were rigorously conducted and validated. Governed by a PID force control, the robot-held transducer maintains a constant contact force with the compression plate during the scan for safety and patient comfort. The framework was validated on a lesion-mimicking phantom. Our results indicate that the developed co-robotic US platform promises to enhance the precision and repeatability of breast cancer screening and diagnosis. Additionally, the platform offers straightforward integration into most mammographic devices to ensure vendor-independence.

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