論文の概要: Stiffness Optimization for Concentrated Bending in Magnetically Actuated Catheters: Maintaining Steerability under Gradient Stiffness
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.25005v1
- Date: Sun, 24 May 2026 11:16:00 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-26 19:50:18.647646
- Title: Stiffness Optimization for Concentrated Bending in Magnetically Actuated Catheters: Maintaining Steerability under Gradient Stiffness
- Title（参考訳）: 磁気アクチュエータにおける集束曲げ加工の剛性最適化:グラディエント剛性下でのステアビリティ維持
- Authors: Jiewen Tan, Junnan Xue, Shing Shin Cheng, Shuang Song, Erli Lyu, Jiaole Wang,
- Abstract要約: 剛性最適化型多セグメント磁気アクチュエータ(SO-MAC)を提案する。
1.5mmのSO-MACは10mmの先端で半径3mmの曲げ半径で最大180円のステアリングを実現した。
気管支ファントムにおける視覚フィードバック制御は、高度に湾曲した分岐経路を通した堅牢なナビゲーションを確認した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.456814534324971
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Achieving both efficient pushability (propulsion transmission) and proximally concentrated bending for steerability is challenging for magnetically actuated soft catheters: higher axial/bending stiffness improves force transmission but reduces steerability, whereas lower stiffness enables large, proximally concentrated bending yet increases kinking/buckling risk under compressive push loads. To address this trade-off, we propose a stiffness-optimized multi-segment magnetically actuated catheter (SO-MAC) that integrates a decoupled steering-advancement mechanism with a gradient-stiffness architecture. The SO-MAC concentrates bending about a stable proximal pivot during advancement while the distal section passively self-straightens to transmit propulsion, aided by the optimized stiffness distribution and elastic recovery of the spring backbone against friction-induced kinking/buckling. Over $0{-}180^{\circ}$ combined steering and advancement, the pivot remained stable and the distal tip advanced near-straight toward the target direction. A 1.5 mm-diameter SO-MAC achieved up to $180^{\circ}$ steering with a 3 mm bending radius at its 10 mm tip, with an average shape error of $1.39 \pm 0.56$ mm and a steering-pivot error of $0.35 \pm 0.10$ mm. Visual feedback control in a bronchial phantom further confirmed robust navigation through highly curved, bifurcating paths.
- Abstract（参考訳）: 高軸/曲げ剛性は力伝達を改善するが、操舵性は低下するが、低剛性は、圧縮押圧荷重下では、大きな、近軸集中曲げが可能でありながら、キンキング/バッキングリスクを増大させる。
このトレードオフに対処するために、分離されたステアリング・アドバンスメント機構と勾配剛性アーキテクチャを統合した剛性最適化多段磁気アクチュエータ(SO-MAC)を提案する。
SO−MACは、伸展中に安定な近位軸に屈曲し、遠位部は受動的に自在に推進を伝達し、この最適化された剛性分布とばねバックボーンの摩擦誘起キンキング/バッキングに対する弾性回復によって支援される。
0{-}180^{\circ}$ ステアリングと前進の組み合わせで、ピボットは安定し、遠位端は目標方向に近距離まで前進した。
1.5mmのSO-MACは10mmの先端で半径3mmの曲げ半径で最大180^{\circ}$ステアリングを達成し、平均的な形状誤差は1.39 pm 0.56$ mm、ステアリングピボット誤差は0.35 pm 0.10$ mmである。
気管支ファントムの視覚フィードバック制御は、高度に湾曲した分岐経路を通した堅牢なナビゲーションをさらに確認した。
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