要約
網膜静脈閉塞症 (RVO) の潜在的な治療法として網膜静脈カニューレ挿入術 (RVC) を、外科用ロボット システムの支援なしで安全に行うことは非常に困難です。
主な制限は、外科医の生理的な手の震えです。
ロボット支援眼科手術技術は、手の震えや疲労の問題を解決し、RVC の安全性と精度を向上させる可能性があります。
Steady-Hand Eye Robot (SHER) は、手の震えを除去し、眼科医が協力して眼内の手術器具を操作できるようにするアドミタンスベースのロボット システムです。
ただし、アドミッタンスベースの協調制御モードでは、組織の損傷を防ぐために外科用器具と強膜の間の接触力を安全に最小限に抑えることはできません。
さらに、手術の安全性と精度を向上させることができる触覚フィードバックや手の動きのスケーリングなどの機能には、遠隔操作制御フレームワークが必要です。
この研究では、SHER 2.0 および SHER 2.1 ロボット システムを使用した両手適応遠隔操作 (BMAT) 制御フレームワークを紹介します。
これらを適応力制御 (AFC) アルゴリズムと統合して、ツールと強膜の相互作用力を自動的に最小限に抑えます。
強膜力は、2 つのファイバー ブラッグ グレーティング (FBG) ベースの力検出ツールを使用して測定されます。
手術用顕微鏡下での血管追従実験において、BMAT モードのパフォーマンスを両手適応協調 (BMAC) モードと比較します。
実験結果は、2 台のロボット間の位置合わせがない場合でも、眼を過度に伸ばすことなく安全な両手遠隔遠隔操作を実行する際の、提案された BMAT 制御フレームワークの有効性を示しています。
要約(オリジナル)
Performing retinal vein cannulation (RVC) as a potential treatment for retinal vein occlusion (RVO) without the assistance of a surgical robotic system is very challenging to do safely. The main limitation is the physiological hand tremor of surgeons. Robot-assisted eye surgery technology may resolve the problems of hand tremors and fatigue and improve the safety and precision of RVC. The Steady-Hand Eye Robot (SHER) is an admittance-based robotic system that can filter out hand tremors and enables ophthalmologists to manipulate a surgical instrument inside the eye cooperatively. However, the admittance-based cooperative control mode does not safely minimize the contact force between the surgical instrument and the sclera to prevent tissue damage. Additionally, features like haptic feedback or hand motion scaling, which can improve the safety and precision of surgery, require a teleoperation control framework. This work presents a bimanual adaptive teleoperation (BMAT) control framework using SHER 2.0 and SHER 2.1 robotic systems. We integrate them with an adaptive force control (AFC) algorithm to automatically minimize the tool-sclera interaction force. The scleral forces are measured using two fiber Bragg grating (FBG)-based force-sensing tools. We compare the performance of the BMAT mode with a bimanual adaptive cooperative (BMAC) mode in a vessel-following experiment under a surgical microscope. Experimental results demonstrate the effectiveness of the proposed BMAT control framework in performing a safe bimanual telemanipulation of the eye without over-stretching it, even in the absence of registration between the two robots.
arxiv情報
| 著者 | Mojtaba Esfandiari,Peter Gehlbach,Russell H. Taylor,Iulian Iordachita |
| 発行日 | 2024-08-05 16:00:25+00:00 |
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