用于机器人辅助经导管心内手术的可操控球囊内窥镜的闭环控制

为了从开胸手术转向更安全的经导管手术，对改进的成像技术和机器人解决方案的需求日益增长，以实现简单、精确的工具导航。常见的成像方式，如荧光透视和超声，存在局限性，而心脏内窥镜检查（即直接在跳动的心脏内部进行光学可视化）可以克服这些局限性。我们提出了一种设计为可操控球囊的心脏内窥镜。作为一种球囊，它可以被压缩以通过血管，随后在心脏内部膨胀，用于可视化和通过集成的工作通道输送工具。通过精心设计球囊壁厚度，单个输入（球囊充气压力）被用来独立控制两个输出：球囊直径（对应于视场直径）和球囊弯曲角度（实现精确的工作通道定位）。这种球囊技术可以进行调整，以生产适用于各种心内任务的心脏内窥镜。为了说明这种方法，我们针对主动脉瓣叶撕裂这一特定任务展示了一种球囊设计。还演示了基于图像的弯曲角度闭环控制，作为在工具插入和移除过程中实现稳定方向控制的一种手段。