MR-conditional Robotic Actuation of Concentric Tendon-Driven Cardiac Catheters

要約

心房細動 (AF) と心室頻拍 (VT) は、患者の生活の質に重大な影響を与える持続性不整脈の 2 つです。
AF および VT の治療には、多くの場合、アブレーション カテーテルを使用した心臓組織の高周波アブレーションが必要です。
アブレーション治療における最近の進歩では、磁気共鳴画像法 (MRI) を利用してコントラストの高い視覚的フィードバックを実現し、さらに、能動的に偏向可能な先端を備えたガイド シースを利用して、心臓内のカテーテルの操作性を向上させています。
この論文では、アブレーション カテーテルとシースの両方を自動作動させるための MR 条件付きロボット モジュールの設計と検証について説明します。
このロボット モジュールは、MR スキャナのボア内でのアクセス性を向上させるためのコンパクトな設計を特徴とし、MR 条件を確保するために圧電モーターによって駆動されます。
カテーテルとシースを組み合わせた機構は本質的に同心腱駆動の連続ロボットであり、その運動学は閉ループ位置制御用の一定曲率モデルによってモデル化されています。
作動モジュールと制御方式を検証するために経路追跡実験が実施され、平均先端位置誤差が 2 mm 未満を達成しました。

要約(オリジナル)

Atrial fibrillation (AF) and ventricular tachycardia (VT) are two of the sustained arrhythmias that significantly affect the quality of life of patients. Treatment of AF and VT often requires radiofrequency ablation of heart tissues using an ablation catheter. Recent progress in ablation therapy leverages magnetic resonance imaging (MRI) for higher contrast visual feedback, and additionally utilizes a guiding sheath with an actively deflectable tip to improve the dexterity of the catheter inside the heart. This paper presents the design and validation of an MR-conditional robotic module for automated actuation of both the ablation catheter and the sheath. The robotic module features a compact design for improved accessibility inside the MR scanner bore and is driven by piezoelectric motors to ensure MR-conditionality. The combined catheter-sheath mechanism is essentially a concentric tendon-driven continuum robot and its kinematics is modeled by the constant curvature model for closed-loop position control. Path following experiments were conducted to validate the actuation module and control scheme, achieving < 2 mm average tip position error.

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