A CT-guided Control Framework of a Robotic Flexible Endoscope for the Diagnosis of the Maxillary Sinusitis

要約

軟性内視鏡は、到達性と操作性が高いため、狭く限られた解剖学的空洞で一般的に採用されています。
しかし、これらの内視鏡の直感的でない操作が長時間続くと、外科医の負担が増大し、衝突の危険が生じます。
これらの課題に対処するために、この論文ではロボット軟性内視鏡を使用した上顎洞炎の診断のための CT ガイド下制御フレームワークを提案します。
CT ガイド制御フレームワークでは、ロボット軟性内視鏡の上顎洞腔内の目標位置への実行可能な経路が設計されます。
さらに,ロボット軟性内視鏡を自律的に制御して実現可能な経路に従うための最適な制御方式を提案した。
これにより効率が大幅に向上し、外科医の作業負荷が軽減されます。
広く利用されている副鼻腔ファントムに基づいていくつかの実験が行われ、その結果、ロボット軟性内視鏡が実行可能な経路を正確かつ自律的にたどり、上顎洞腔内の目標位置に到達できることが示されました。
この結果は、将来の副鼻腔炎の早期診断への効果的なアプローチに貢献する、CT ガイド下制御フレームワークの実現可能性も検証しました。

要約(オリジナル)

Flexible endoscopes are commonly adopted in narrow and confined anatomical cavities due to their higher reachability and dexterity. However, prolonged and unintuitive manipulation of these endoscopes leads to an increased workload on surgeons and risks of collision. To address these challenges, this paper proposes a CT-guided control framework for the diagnosis of maxillary sinusitis by using a robotic flexible endoscope. In the CT-guided control framework, a feasible path to the target position in the maxillary sinus cavity for the robotic flexible endoscope is designed. Besides, an optimal control scheme is proposed to autonomously control the robotic flexible endoscope to follow the feasible path. This greatly improves the efficiency and reduces the workload for surgeons. Several experiments were conducted based on a widely utilized sinus phantom, and the results showed that the robotic flexible endoscope can accurately and autonomously follow the feasible path and reach the target position in the maxillary sinus cavity. The results also verified the feasibility of the CT-guided control framework, which contributes an effective approach to early diagnosis of sinusitis in the future.

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