面向新型组织仿生水凝胶模型的荧光引导自主机器人肾部分切除术

自主机器人系统有望提高肾肿瘤切除的准确性和患者的预后。我们提出了一种荧光引导的机器人系统，能够规划并执行具有临床相关切除边界的外生型肾肿瘤切口路径。该系统利用点云观测处理不规则的肿瘤形状，并基于近红外成像区分健康组织与肿瘤组织，类似于肾部分切除术中的吲哚菁绿染色。在无法获取离体动物组织的干预（如肾癌和肾盂癌）中，组织仿生模型对于开发自主机器人手术系统至关重要。为此，我们提出了一种带有外生型肿瘤的新型水凝胶肾脏模型，该模型模拟了组织的物理和视觉行为，并且与电外科仪器兼容，克服了硅胶模型的一个常见限制。与以往的水凝胶模型不同，我们将材料与近红外染料混合，以实现荧光引导的肿瘤分割。自主真实世界机器人实验验证了我们的系统和模型，在 69 秒的完成时间内实现了 1.44 mm 的平均边界精度。