重新构想板层角膜移植术: 用于自主大气泡针头插入的可佩戴于眼球的机器人
机器人学
2024-10-21 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
自主手术机器人已显示出标准化手术结果的巨大潜力，推动了提高安全性和一致性的创新，而与个体外科医生的经验无关。深板层角膜移植术（DALK）是一种旨在替换Descemet膜（DM）上方角膜前部的板层角膜移植手术，它将极大受益于自主手术方法，因为其高度依赖外科医生技能且穿孔率高。在本研究中，我们提出了一种新颖的自主手术机器人系统（AUTO-DALK），该系统基于定制的神经网络，能够在尸体和活兔模型上实现精确的针头控制和一致的大气泡分界。我们展示了基于AI的图像引导垂直钻孔方法用于大气泡生成的可行性，这与传统的水平针头方法不同。我们的系统将光学相干断层扫描（OCT）光纤远端传感器集成到可佩戴于眼球的微型机器人系统中，该系统使用定制的深度学习算法自动分割OCT M模式深度信号以识别角膜层。它使机器人能够通过深度控制反馈回路自主地将针头引导至目标组织层。我们比较了使用AUTO-DALK进行的自主针头插入性能和由此产生的气体分离效果与1）徒手插入、2）OCT传感器引导的手动插入和3）遥操作机器人插入，报告了在插入深度、气体分离深度、任务完成时间和大气泡形成方面的显著改进。离体和在体结果表明，AI驱动的AUTO-DALK系统是标准化板层角膜移植术气体分离结果的有前景的解决方案。
引用
@article{arxiv.2410.14577,
title = {Reimagining partial thickness keratoplasty: An eye mountable robot for autonomous big bubble needle insertion},
author = {Y. Wang and J. D. Opfermann and J. Yu and H. Yi and J. Kaluna and R. Biswas and R. Zuo and W. Gensheimer and A. Krieger and J. U. Kang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.14577},
year = {2024}
}