Towards Safe and Collaborative Robotic Ultrasound Tissue Scanning in Neurosurgery

要約

安全な脳腫瘍切除を促進するために、術中超音波画像診断が使用されます。
ただし、画像の解釈と物理的なスキャンに関する課題のため、このツールはまだ脳神経外科で広く普及していません。
この論文では、脳神経外科における術中超音波組織スキャン用の新しい多用途ロボット プラットフォームのコンポーネントとワークフローを紹介します。
ロボット アームに取り付けられた RGB-D カメラにより、ArUco マーカーを使用した自動オブジェクト位置特定と、ImFusion Suite ソフトウェア ソリューションを使用した三角形メッシュとしての 3D 表面再構築が可能になります。
メッシュとして表される任意の表面に沿った US プローブのインピーダンス制御された誘導により、協調的な US スキャン、つまり自律的、遠隔操作、および実践的なガイド付きデータ収集が可能になります。
予備実験では、カスタムメイドの軟組織ファントムにプローブを着地させるための概念的なワークフローとシステム コンポーネントの適合性を評価します。
提示されたプラットフォームの有効性を証明するには、将来の実験でさらなる評価が必要です。

要約(オリジナル)

Intraoperative ultrasound imaging is used to facilitate safe brain tumour resection. However, due to challenges with image interpretation and the physical scanning, this tool has yet to achieve widespread adoption in neurosurgery. In this paper, we introduce the components and workflow of a novel, versatile robotic platform for intraoperative ultrasound tissue scanning in neurosurgery. An RGB-D camera attached to the robotic arm allows for automatic object localisation with ArUco markers, and 3D surface reconstruction as a triangular mesh using the ImFusion Suite software solution. Impedance controlled guidance of the US probe along arbitrary surfaces, represented as a mesh, enables collaborative US scanning, i.e., autonomous, teleoperated and hands-on guided data acquisition. A preliminary experiment evaluates the suitability of the conceptual workflow and system components for probe landing on a custom-made soft-tissue phantom. Further assessment in future experiments will be necessary to prove the effectiveness of the presented platform.

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