Ahstract-Vi presenterar en ny metod för att kontinuerligt och exakt uppskatta formen av en kontinuum robot under en medicinsk procedur med hjälp av ett litet antal röntgen projektion bilder (t.ex., röntgenbilder eller fluoroskopi bilder). Kontinuum robotar har curvilinear struktur, gör det möjligt för dem att manövrera genom begränsade utrymmen genom att böja runt hinder. Att curately uppskatta robotens form kontinuerligt över tiden är avgörande för framgången av förfaranden som kräver undvikande av anatomiska hinder och känsliga vävnader. Online form uppskattning av en kontinuum robot kompliceras av osäkerhet i sin kinematiska modell, förflyttning av roboten under förfarandet, buller i röntgenbilder, och det kliniska behovet av att minimera antalet röntgenbilder förvärvade. Vår nya metod integrerar kinematiska modeller av roboten med data som extraheras från en optimalt utvald uppsättning röntgenbilder. Vår metod representerar kontinuumrobotens form över tid som en deformerbar yta som kan beskrivas som en linjär kombination av tids- och rymdbaserade funktioner. Vi utnyttjar probabilistiska tidigare och numeriska optimeringar för att välja optimala kamerakonfigurationer, vilket minimerar det förväntade formuppskattningsfelet. Vi utvärderar vår metod med hjälp av simulerade koncentriska tubrobotprocedurer och visar att erhålla mellan 3 och 10 bilder från synvinklar som valts enligt vår metod möjliggör online formuppskattning med fel betydligt lägre än med hjälp av den kinematiska modellen ensam eller med slumpmässigt fördelade synvinklar. Kontinuum robotar har en ständigt böjande, curvilin öra struktur och har potential att möjliggöra nya medicinska förfaranden genom att manövrera genom begränsade anatomiska utrymmen på ett ormliknande sätt. Exempel på continuum robotar med möjlighet att nå svårtillgängliga platser i människokroppen inkluderar bevel-tip styrbara nålar [1], koncentriska rör robotar [2], [3], superelastiska ryggradsrobotar [4], och mycket artikulerade robotmanipulatorer [5]. För att till fullo utnyttja potentialen hos dessa apparater, läkare måste känna till hela den curvilinear formen av kontinuum roboten inuti kroppen. Denna forminformation krävs för att styra robotens sluteffekt till den kliniska platsen samtidigt som den säkerställer att robotens curvilinear form undviker anatomiska hinder och känsliga vävnader som ben, artärer och nerver. Exakt och kontinuerligt uppskatta formen av en continuum robot under varaktigheten av en procedur är chal lenging med nuvarande tillgängliga verktyg. Kinematics modeller *Detta arbete stöddes delvis av National Science Foundation (NSF) genom utmärkelserna #IlS-0905344 och #IJS-1149965 och National Institutes of Health (NIH) under utmärkelsen #R21EB011628. Vårt mål är att exakt uppskatta formen av en kontinuum robot över tid under en procedur med hjälp av ett litet antal optimalt utvalda 2D röntgen projektion bilder. Vi antar att röntgensensorn är monterad på en C-arm (överst), en vanlig medicinsk apparat som roterar röntgensensorn om patienten ligger på ett operationsbord. Vår metod beräknar optimala perspektiv för röntgensensorn för att maximera kvaliteten på online-formuppskattningen av kontinuum-roboten. Vi tillämpar vår metod för koncentriska rörrobotar, en typ av kontinuumrobot (botten). av continuum robotar är oklara. Den kurviglinjära formen av en kontinuumrobot inuti människokroppen är svår att förutsäga på grund av robotens överensstämmelse, bullriga manövrering till följd av minaturisering, och osäkerheterna till följd av interaktion mellan enheter och vävnader. Formen på roboten kan exakt rekonstrueras vid diskreta tidpunkter från en datortomografi (eller från flera röntgenbilder), men dessa avbildningsmetoder bör helst inte användas kontinuerligt eftersom de är beroende av joniserande strålning; uppskattningsvis 2% av cancer kan tillskrivas överdriven användning av strålningsbaserad medicinsk avbildning [6]. Andra tillgängliga avbildningsmetoder är antingen oöverkomligt dyra för rutinförfaranden (t.ex. MRT) eller inte erbjuder tillräcklig upplösning för att korrekt spåra en kontinuumrobot (t.ex. 3D ultraljud). I det här dokumentet föreslår vi en ny metod för att kontinuerligt och korrekt uppskatta formen på en kontinuumrobot under en procedur med endast ett litet antal röntgenbilder (t.ex. röntgenbilder eller fluoroskopibilder). Vår strategi börjar med att uppskatta kontinuum
En visionsbaserad formgivare av en kontinuumrobot baserad på optimala perspektiv på en monoplane C-arm och deformerbar ytparametrisering föreslås i REF.
Continuous shape estimation of continuum robots using X-ray images
{'venue': '2013 IEEE International Conference on Robotics and Automation', 'journal': '2013 IEEE International Conference on Robotics and Automation', 'mag_field_of_study': ['Medicine', 'Computer Science']}