基于触觉引导的机器人超声扫描：为肋间成像映射预计划扫描路径

医学超声（US）成像因其便携性、实时性和无辐射特性而广泛应用于临床检查。为解决 inter- 和 intra-操作者间的变异性，机器人超声系统日益受到关注。然而，由于缺乏有效的扫描路径生成方法，机器人超声在挑战性的肋间成像应用中仍有限。为此，我们探索了利用触觉线索表征皮下肋骨结构，以实现无需超声分割的骨表点云提取。相较于 2D US 图像，1D 触觉相关信号处理更高效，且不易受声学噪声和伪影影响。通过机器人跟踪数据，少数沿肋骨扫描即可生成稀疏触觉点云，模拟人类触诊。为将稀疏触觉骨位置点云稳健地映射到肋间空间，我们首先对其进行插值形成更稠密的表征，再注册到基于图像的稠密骨表面点云中，从而实现个体化扫描路径映射。此外，为确保目标区域的全覆盖，我们引入自动调节倾斜角的方法以显示骨骼下方的结构。为验证所提方法，我们在四个不同 phantom 上进行了全面实验。最终的扫描路线映射实现了均Nearest Neighbor Distance（MNND）和Hausdorff距离（HD）误差分别为3.41 mm和3.65 mm，而骨骼下方的重建物体相对于CT真值误差为0.69 mm和2.2 mm。