論文の概要: A Master-Follower Teleoperation System for Robotic Catheterization: Design, Characterization, and Tracking Control
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.13162v1
- Date: Thu, 18 Jul 2024 05:06:48 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-19 16:51:58.130401
- Title: A Master-Follower Teleoperation System for Robotic Catheterization: Design, Characterization, and Tracking Control
- Title（参考訳）: ロボットカテーテル化のためのマスタフォロワ遠隔操作システム:設計・評価・追跡制御
- Authors: Ali A. Nazari, Jeremy Catania, Soroush Sadeghian, Amir Jalali, Houman Masnavi, Farrokh Janabi-Sharifi, Kourosh Zareinia,
- Abstract要約: 本稿では,ロボットカテーテル化のための3自由度マスターフォロワ遠隔操作システムの設計と開発について述べる。
臨床医の手による介入と似ており、手術中にカテーテル座屈やねじれを除去するグリップインサート放出機構を備えている。
システムの性能は、典型的な円形、無限大のような、スパイラルな経路上での接近経路と開ループ経路の追跡によって評価される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.0470286407954037
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Minimally invasive robotic surgery has gained significant attention over the past two decades. Telerobotic systems, combined with robot-mediated minimally invasive techniques, have enabled surgeons and clinicians to mitigate radiation exposure for medical staff and extend medical services to remote and hard-to-reach areas. To enhance these services, teleoperated robotic surgery systems incorporating master and follower devices should offer transparency, enabling surgeons and clinicians to remotely experience a force interaction similar to the one the follower device experiences with patients' bodies. This paper presents the design and development of a three-degree-of-freedom master-follower teleoperated system for robotic catheterization. To resemble manual intervention by clinicians, the follower device features a grip-insert-release mechanism to eliminate catheter buckling and torsion during operation. The bidirectionally navigable ablation catheter is statically characterized for force-interactive medical interventions. The system's performance is evaluated through approaching and open-loop path tracking over typical circular, infinity-like, and spiral paths. Path tracking errors are presented as mean Euclidean error (MEE) and mean absolute error (MAE). The MEE ranges from 0.64 cm (infinity-like path) to 1.53 cm (spiral path). The MAE also ranges from 0.81 cm (infinity-like path) to 1.92 cm (spiral path). The results indicate that while the system's precision and accuracy with an open-loop controller meet the design targets, closed-loop controllers are necessary to address the catheter's hysteresis and dead zone, and system nonlinearities.
- Abstract（参考訳）: 最小限の侵襲的なロボット手術は、過去20年間で大きな注目を集めてきた。
遠隔医療システムとロボットを介する最小侵襲技術を組み合わせることで、外科医や臨床医は医療スタッフの放射線被曝を軽減し、遠隔医療や治療の難しい地域に医療サービスを拡大することができる。
これらのサービスを強化するために、マスターデバイスとフォローデバイスを組み込んだ遠隔操作型ロボット手術システムは透明性を提供し、外科医や臨床医が患者の身体で経験したような力の相互作用を遠隔で体験できるようにする必要がある。
本稿では,ロボットカテーテル化のための3自由度マスターフォロワ遠隔操作システムの設計と開発について述べる。
臨床医の手による介入と似ており、手術中にカテーテル座屈やねじれを除去するグリップインサート放出機構を備えている。
双方向ナビゲート型アブレーションカテーテルは、静的に力覚的医療介入を特徴とする。
システムの性能は、典型的な円形、無限大のような、スパイラルな経路上での接近経路と開ループ経路の追跡によって評価される。
経路追跡誤差は平均ユークリッド誤差(MEE)と平均絶対誤差(MAE)として表される。
MEEは0.64cm(無限のような経路)から1.53cm(スピラルパス)まで幅がある。
MAEは0.81cm(無限のような経路)から1.92cm(スピラルパス)まで幅がある。
その結果、オープンループコントローラによるシステム精度と精度が設計目標を満たす一方で、カテーテルのヒステリシスやデッドゾーン、システム非線形性に対処するためにクローズドループコントローラが必要であることが示唆された。
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