VascularPilot3D: Toward a 3D fully autonomous navigation for endovascular robotics

要約

この研究では、初の 3D 完全自律血管内ロボット ナビゲーション システムである VascularPilot3D について報告します。
VascularPilot3D は、自律的なガイドワイヤ ナビゲーションに向けた探求として、術中イメージング システム (この研究では X 線透視) と典型的な血管内ロボットに基づいた完全なナビゲーション システムとして開発されました。
VascularPilot3D は、以前に研究された高速 3D-2D 血管登録アルゴリズムとガイドワイヤー セグメンテーション手法を認識モジュールとして採用しています。
さらに、トポロジーに制約された 2D-3D 機器エンドポイントリフティング法、ツリーベースの高速パス計画アルゴリズム、事前不要の血管内ナビゲーション戦略という 3 つのモジュールを提案します。
VascularPilot3D は、ほとんどの主流の血管内ロボットと互換性があります。
生体外実験では、VascularPilot3D が 25 回の試験で 100% の成功率を達成していることが検証されています。
これにより、人間の外科医の全体的な制御ループが 18.38% 削減されます。
VascularPilot3D は、一般的な臨床自律血管内ナビゲーションに有望です。

要約(オリジナル)

This research reports VascularPilot3D, the first 3D fully autonomous endovascular robot navigation system. As an exploration toward autonomous guidewire navigation, VascularPilot3D is developed as a complete navigation system based on intra-operative imaging systems (fluoroscopic X-ray in this study) and typical endovascular robots. VascularPilot3D adopts previously researched fast 3D-2D vessel registration algorithms and guidewire segmentation methods as its perception modules. We additionally propose three modules: a topology-constrained 2D-3D instrument end-point lifting method, a tree-based fast path planning algorithm, and a prior-free endovascular navigation strategy. VascularPilot3D is compatible with most mainstream endovascular robots. Ex-vivo experiments validate that VascularPilot3D achieves 100% success rate among 25 trials. It reduces the human surgeon’s overall control loops by 18.38%. VascularPilot3D is promising for general clinical autonomous endovascular navigations.

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