論文の概要: From Self-Normal-Positioning to Omni-Directional Tracking: Real-Time Surface Modeling Enabled Probe Tilt Control for Robotic Ultrasound Imaging
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.11409v1
- Date: Tue, 11 Aug 2026 20:16:39 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-13 19:07:54.367679
- Title: From Self-Normal-Positioning to Omni-Directional Tracking: Real-Time Surface Modeling Enabled Probe Tilt Control for Robotic Ultrasound Imaging
- Title（参考訳）: 自己Normal-PositioningからOmni-Directional Trackingへ:ロボット超音波イメージングのための実時間表面モデルによるプローブティルト制御
- Abstract要約: 超音波(US)は、リアルタイムで放射線のないイメージングを提供するが、画像の品質は、プローブが患者体に対してどのように向き付けられたかに大きく依存する。
既存のシステムのほとんどは、プローブが局所表面に対して垂直に維持される通常の位置決めに焦点を当てている。
本稿では,RGB-D知覚,局所場モデリング,タスク空間配向制御を統合した全方向プローブ指向制御フレームワークを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8952229340927186
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Ultrasound (US) provides real-time, radiation-free imaging, but the image quality depends strongly on how the probe is oriented against the patient body. Robotic US can reduce operator workload and improve acquisition consistency; however, most existing systems focus on normal positioning, where the probe is maintained perpendicular to the local surface. This constraint is inadequate for examinations like echocardiography, where obtaining a diagnostic view requires a non-normal probe angle. Consequently, a clinically useful robotic system must sense the local surface in real-time and preserve the desired probe orientation. Here, we propose an omni-directional probe-orientation control framework that integrates RGB-D perception, local-surface modeling, and task-space orientation control. The surface model fuses multi-view point clouds and provides a quadratic estimate of the local surface. A desired imaging direction is then encoded relative to the normal, enabling the probe to track arbitrary angles. The framework was evaluated through flat-surface tracking, phantom target-angle recovery, and in-vivo tracking of an expert selected view. Results show that the mean angular tracking error was 1.06 +- 0.66 deg. The system recovered a non-normal tilt angle of up to 44.39 +- 2.59 deg relative to the surface normal, and acquired the desired heart chamber view in the phantom and in-vivo experiments.
- Abstract（参考訳）: 超音波(US)は、リアルタイムで放射線のないイメージングを提供するが、画像の品質は、プローブが患者体に対してどのように向き付けられたかに大きく依存する。
ロボットUSは演算子の作業量を削減し、取得整合性を向上させることができるが、既存のほとんどのシステムは、プローブが局所表面に対して垂直に維持される通常の位置決めに重点を置いている。
この制約は、心エコー法のような検査では不十分であり、診断的視点を得るには、正常なプローブ角を必要とする。
その結果、臨床的に有用なロボットシステムは、局所的な表面をリアルタイムで感知し、望まれるプローブの向きを保つ必要がある。
本稿では,RGB-D知覚,局所場モデリング,タスク空間指向制御を統合した全方向プローブ指向制御フレームワークを提案する。
曲面モデルは多視点雲を融合させ、局所曲面の2次推定を与える。
所望の撮像方向は、通常と相対的に符号化され、プローブは任意の角度を追跡できる。
この枠組みは, 平面追跡, ファントムターゲットアングル回復, および, 専門家選択ビューのin-vivo追跡によって評価された。
その結果,平均角追跡誤差は1.06+0.66デグであった。
このシステムは、表面の正常値に対して44.39 +- 2.59デグの非正規傾角を回復し、ファントムとインヴィオの実験で所望の心臓室の視界を得た。
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