手术中的微操作:眼内自主针插入用于靶向给药
机器人学
2023-07-03 v1
摘要
我们考虑眼科手术中的微操作问题,具体而言为视网膜静脉插管(RVC)。RVC涉及将微针插入视网膜静脉以进行靶向给药。该过程需要准确引导针至目标静脉并插入,同时避免损伤周围组织。RVC可视为与机器人操作中的到达或推动任务类似,但具有与软组织的精确性和安全性相关的附加约束。先前工作主要集中于开发机器人硬件与传感器以增强外科医生精度,使RVC的自动化大抵未被探索。本文提出首个RVC自主策略,仅依赖极简配置:机械臂、针与单目图像。我们的系统专靠单目视觉实现精确导航、在目标静脉上的轻柔放置,以及无组织损伤的安全插入。整个过程中,我们采用机器学习进行感知并识别关键手术事件如针-静脉接触与静脉穿刺。检测这些事件引导我们的任务与运动规划框架,其利用模型预测控制生成安全轨迹以完成操作。我们通过4只离体猪眼的24次成功自主试验验证系统。我们显示系统可在22微米XY精度内与35秒内导航至目标静脉,并一致穿刺目标静脉而无组织损伤。与人类的初步比较显示了我们系统更优的精度与可靠性。
引用
@article{arxiv.2306.17421,
title = {Micromanipulation in Surgery: Autonomous Needle Insertion Inside the Eye for Targeted Drug Delivery},
author = {Ji Woong Kim and Peiyao Zhang and Peter Gehlbach and Iulian Iordachita and Marin Kobilarov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.17421},
year = {2023}
}
备注
Experiment-oriented Locomotion and Manipulation Research, RSS 2023 workshop. arXiv admin note: text overlap with arXiv:2306.10133