Die Studie präsentiert eine Methode zur Bestimmung sicherer Startbereiche für steuerbare medizinische Nadeln. Steuerbare Nadeln ermöglichen neuartige minimalinvasive medizinische Eingriffe, indem sie gekrümmten Pfaden folgen können, um kritische anatomische Hindernisse zu umgehen. Allerdings ist die Handhabung dieser Nadeln für Ärzte aufgrund ihrer nicht-holonomen und Krümmungsbeschränkungen nicht intuitiv. Daher besteht ein Verfahren oft darin, dass ein Arzt die Nadel manuell an einer geplanten Startpose in das Gewebe einführt und dann die Kontrolle an einen Roboter übergibt, der die Nadel autonom zum Ziel steuert.
Die Übergabe zwischen Arzt und Roboter ist entscheidend für den Erfolg des Eingriffs, da selbst kleine Abweichungen von der Startpose die erreichbare Arbeitsumgebung der Nadel verändern und es keine Garantie gibt, dass das Ziel noch erreichbar ist. Die Autoren stellen eine Metrik vor, die die Robustheit gegenüber solchen Startposenabweichungen bewertet. Dabei wird der Zielkonflikt zwischen Robustheit gegenüber Positions- und Orientierungsabweichungen berücksichtigt.
Die Methode wird in drei verschiedenen Planungsszenarien evaluiert: einem abstrakten Szenario, einem Szenario für den Zugang zur Lunge über die Atemwege und einem Szenario für eine perkutane Leberbiopsie. Die Ergebnisse zeigen, dass die Methode effizient große sichere Startbereiche findet, die deutlich größer sind als die einer Vergleichsmethode auf Basis von Monte-Carlo-Sampling.
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