具有轨迹引导与针尖力反馈的协作式机器人活检

活检的诊断价值高度依赖于针的放置位置。机器人轨迹引导已被证明可改善针的定位，但用于实时导航的反馈有限。针尖力的触觉显示能够通过沿插入路径定位组织结构，为针导航提供丰富反馈。我们提出了一种协作式机器人活检系统，该系统将轨迹引导与动觉反馈相结合，以辅助医生进行针放置。机器人对针进行对齐，而插入过程由现场控制针位置的医学专家协作完成。我们提出了一种基于光学相干断层扫描和机器学习进行实时数据处理的针设计，可感知针尖处的力。我们的机器人装置使操作者能够独立于摩擦力感知深层组织界面，从而相对于期望目标结构改善针的放置。我们首先在仿体研究中评估离体组织中的针尖力感知。我们刻画了恒速插入过程中的针尖力，并在协作用户研究中展示了检测组织界面的能力。参与者仅基于针尖力反馈就能检测出 91% 的离体组织界面。最后，我们通过进行胰腺死后原位活检，证明即使是更小的深层目标结构也能被准确采样。