Robot-Assisted Deep Venous Thrombosis Ultrasound Examination using Virtual Fixture

要約

深部静脈血栓症（DVT）は、深部静脈内の血栓を伴う一般的な血管疾患で、血流を遮断したり、場合によっては生命を脅かす肺塞栓症を引き起こす可能性があります。
超音波（US）イメージングを使用した DVT の一般的な検査では、内腔が完全に圧縮されるまで対象の静脈を圧迫します。
ただし、圧縮試験はオペレータに大きく依存します。
内部および内部変動を軽減するために、位置と力の追跡精度とターゲット表面へのプローブのソフトランディングを保証する新しいハイブリッド力運動制御スキームを備えたロボット US システムを紹介します。
さらに、病変部位での繰り返しの圧迫操作のための人間とロボットの簡単なインタラクションを実現するために、パスベースの仮想フィクスチャが提案されています。
さまざまな検査で得られた生体測定値が同等であることを確認するために、外部 RGBD カメラと US 画像の両方を使用して、6D スキャン パスが粗い方法から細かい方法まで決定されます。
まず、RGBD カメラを使用して、オブジェクト上の大まかなスキャン パスを抽出します。
次に、US 画像からセグメント化された血管内腔を使用してスキャン パスを最適化し、ターゲット オブジェクトの視認性を確保します。
仮想フィクスチャを開発するための連続スキャン パスを生成するために、位置と方向の両方を考慮した円弧長ベースのパス フィッティング モデルが提案されます。
最後に、システム全体が、凹凸のある表面を持つ人間のような腕ファントム上で評価されます。

要約(オリジナル)

Deep Venous Thrombosis (DVT) is a common vascular disease with blood clots inside deep veins, which may block blood flow or even cause a life-threatening pulmonary embolism. A typical exam for DVT using ultrasound (US) imaging is by pressing the target vein until its lumen is fully compressed. However, the compression exam is highly operator-dependent. To alleviate intra- and inter-variations, we present a robotic US system with a novel hybrid force motion control scheme ensuring position and force tracking accuracy, and soft landing of the probe onto the target surface. In addition, a path-based virtual fixture is proposed to realize easy human-robot interaction for repeat compression operation at the lesion location. To ensure the biometric measurements obtained in different examinations are comparable, the 6D scanning path is determined in a coarse-to-fine manner using both an external RGBD camera and US images. The RGBD camera is first used to extract a rough scanning path on the object. Then, the segmented vascular lumen from US images are used to optimize the scanning path to ensure the visibility of the target object. To generate a continuous scan path for developing virtual fixtures, an arc-length based path fitting model considering both position and orientation is proposed. Finally, the whole system is evaluated on a human-like arm phantom with an uneven surface.

arxiv情報

提供元, 利用サービス

arxiv.jp, Google