触及肿瘤边界：基于超声声学的乳腿保存手术虚拟 fixture 研究

目的：在乳腿保存手术中描绘肿瘤边界具有挑战性，因为肿瘤常常高度可移动、不可触及且边界形状不规则。为此，我们引入一种运用触觉反馈进行肿瘤定位的协作式机器人导航系统。本试点研究旨在评估该系统能否成功集成到乳腺癌护理中。方法：将小型触觉机器人改装配备电凝刀，用作协作式控制的外科工具。采用超声和电磁导航识别肿瘤边界和位置。当外科工具与肿瘤边界碰撞时，施加禁区虚拟 fixture。我们进行了一项研究，要求用户在有无触觉引导的情况下分别切除乳腺模拟器中的肿瘤。随后对这些模拟切除结果进行定性和定量评估。结果：虚拟 fixture 指导显著改善了切除边缘。平均而言，在触觉反馈可用时，用户认为该任务更不易引发精神疲劳、沮丧和 effort 负担。我们还发现了对外科工作流程的意外影响，这将指导后续的设计调整和培训方案。结论：我们的结果表明，虚拟 fixture 可帮助在模拟乳腺保存手术中定位肿瘤边界。后续工作将包括大规模用户研究，以进一步验证这些结果并微调我们的导航系统。