論文の概要: A Compact Top-Loading Robot for Endovascular Interventions: Design, Control and Evaluation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.11779v1
• Date: Mon, 13 Jul 2026 16:35:14 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-14 17:47:21.557435
• Title: A Compact Top-Loading Robot for Endovascular Interventions: Design, Control and Evaluation
• Title（参考訳）: 血管インターベンションのための小型トップローディングロボットの設計・制御・評価
• Abstract要約: ロボットによる血管内介入は、放射線曝露を減らし、外科医のエルゴノミクスを改善し、遠隔手術を可能にし、手続きの精度を高める可能性がある。 既存のシステムでは、患者側の設定が制限され、柔軟性が制限され、複雑な機器交換が臨床ワークフローの統合を妨げるため、手続き的カバレッジが制限されることが多い。 本研究は,標準的な血管内器具の連続的翻訳・回転操作を可能にする,血管内介入のための小型ロボットシステムを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.95060747006468
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Robot-assisted endovascular intervention can potentially reduce radiation exposure, improve surgeon ergonomics, enable telesurgery, support active assistance and autonomy, and enhance procedural precision. However, existing systems often suffer from limited procedural coverage because constrained patient-side setups, restricted flexibility, and complex instrument exchange hinder clinical workflow integration. This work presents a compact robotic system for endovascular interventions that enables continuous translational and rotational manipulation of standard endovascular instruments. The system consists of two alternating carts with pneumatically actuated membrane grippers integrated into rotating gripper gears. Its top-loading design allows rapid exchange of instruments such as guidewires and catheters without changing the robotic setup. A leader-follower control strategy enables continuous motion despite the finite stroke of each cart. The system was evaluated in motion-tracking experiments with guidewires and catheters and in an in vitro vascular phantom. The motion-tracking experiments showed generally smooth translational and rotational motion profiles. Across all tested guidewire and catheter experiments, the mean relative tracking errors were 3.6% for translational motion and 4.1% for rotational motion. In the vascular phantom, robot-assisted navigation reached the target in most trials, demonstrating the feasibility of the proposed manipulation concept under in vitro conditions. The presented robotic system demonstrates technical feasibility for continuous manipulation of standard endovascular instruments in bench-top and in vitro experiments. The compact top-loading design may ease instrument exchange and clinical workflow integration. Future work will focus on improving gripping performance, actuation speed, force feedback, and evaluation in more clinically realistic settings.
• Abstract（参考訳）: ロボットによる血管内介入は、放射線曝露を低減し、外科医のエルゴノミクスを改善し、遠隔手術を可能にし、アクティブな補助と自律性をサポートし、手続き的精度を高める可能性がある。 しかし、既存のシステムでは、患者側の設定が制限され、柔軟性が制限され、複雑な機器交換が臨床ワークフローの統合を妨げるため、手続き的カバレッジが制限されることが多い。 本研究は,標準的な血管内器具の連続的翻訳・回転操作を可能にする,血管内介入のための小型ロボットシステムを提案する。 このシステムは、2つの交互カートと空気で作動する膜グリップを回転グリップギアに統合する。 トップローディングの設計により、ロボットのセットアップを変更することなくガイドワイヤやカテーテルなどの機器を迅速に交換できる。 リーダ・フォロワー制御戦略は、各カートの有限ストロークに拘わらず連続的な動作を可能にする。 このシステムはガイドワイヤーとカテーテルを用いた運動追跡実験およびin vitroの血管ファントムで評価された。 運動追跡実験は概してスムーズな翻訳および回転運動プロファイルを示した。 全ての試験用ガイドワイヤとカテーテル実験で、平均相対的な追跡誤差は、翻訳動作が3.6%、回転運動が4.1%であった。 血管ファントムでは、ほとんどの試験においてロボット支援ナビゲーションが目標に到達し、インビトロ条件下で提案された操作の概念の実現可能性を示した。 提案するロボットシステムは,ベンチトップおよびインビトロ実験において,標準血管楽器の連続的な操作を実現するための技術的実現可能性を示す。 コンパクトなトップローディング設計は、機器交換と臨床ワークフローの統合を容易にする可能性がある。 今後の研究は、グリップ性能の改善、アクティベーション速度、力のフィードバック、そしてより臨床的に現実的な環境での評価に焦点を当てる予定である。

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