論文の概要: A force-sensing surgical drill for real-time force feedback in robotic
mastoidectomy
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.02583v1
- Date: Wed, 5 Apr 2023 16:52:35 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-06 11:55:53.218518
- Title: A force-sensing surgical drill for real-time force feedback in robotic
mastoidectomy
- Title（参考訳）: ロボットマストイド手術におけるリアルタイム力フィードバックのための力覚訓練
- Authors: Yuxin Chen, Anna Goodridge, Manish Sahu, Aditi Kishore, Seena Vafaee,
Harsha Mohan, Katherina Sapozhnikov, Francis Creighton, Russell Taylor and
Deepa Galaiya
- Abstract要約: 本稿では,正確な工具・工具間相互作用力を計測できる力センサを備えた外科用ドリルについて紹介する。
外科ドリルの先端部における力測定は, 生卵掘削実験により検証した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.421233100496739
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Purpose: Robotic assistance in otologic surgery can reduce the task load of
operating surgeons during the removal of bone around the critical structures in
the lateral skull base. However, safe deployment into the anatomical
passageways necessitates the development of advanced sensing capabilities to
actively limit the interaction forces between the surgical tools and critical
anatomy.
Methods: We introduce a surgical drill equipped with a force sensor that is
capable of measuring accurate tool-tissue interaction forces to enable force
control and feedback to surgeons. The design, calibration and validation of the
force-sensing surgical drill mounted on a cooperatively controlled surgical
robot are described in this work.
Results: The force measurements on the tip of the surgical drill are
validated with raw-egg drilling experiments, where a force sensor mounted below
the egg serves as ground truth. The average root mean square error (RMSE) for
points and path drilling experiments are 41.7 (pm 12.2) mN and 48.3 (pm 13.7)
mN respectively.
Conclusions: The force-sensing prototype measures forces with sub-millinewton
resolution and the results demonstrate that the calibrated force-sensing drill
generates accurate force measurements with minimal error compared to the
measured drill forces. The development of such sensing capabilities is crucial
for the safe use of robotic systems in a clinical context.
- Abstract（参考訳）: 目的: 耳科手術におけるロボット支援は, 側頭蓋底の重要構造物周辺の骨除去時の手術医の作業負荷を軽減できる。
しかし、解剖学的通路への安全な配置は、外科用道具と重要な解剖学の間の相互作用力を積極的に制限する高度なセンシング能力の開発を必要とする。
方法: 正確な工具間相互作用力を計測し, 外科医への力制御とフィードバックを可能にする力センサを備えた外科用ドリルを導入する。
本稿では,協調制御型手術ロボットに装着した力感知型手術ドリルの設計,キャリブレーション,検証について述べる。
結果: 手術用ドリルの先端部における力測定は生エッグ掘削実験によって検証され, 卵の下部に装着された力センサが真理となる。
平均根平均二乗誤差(RMSE)は、それぞれ41.7 (pm 12.2) mNと48.3 (pm 13.7) mNである。
結論: 力センシングの原型は, 分級された力センシングドリルは, 測定されたドリル力と比較して, 誤差を最小に抑え, 正確な力測定を生成できることを実証した。
このようなセンシング能力の開発は、臨床におけるロボットシステムの安全な使用に不可欠である。
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