自主机器人超声中基于振动的能量度量用于恢复穿刺针对准

精确的针尖对准对于机器人超声引导下的经皮穿刺操作至关重要。然而，散斑噪声、类针状伪影和低图像分辨率等固有挑战使得稳健的针检测变得困难，尤其是在可见度降低或丢失时。本文提出了一种在超声成像平面与穿刺针平面未对准时恢复针尖对准的方法。与许多严重依赖超声图像中针可见度的现有方法不同，我们的方法通过使用机械系统周期性地振动穿刺针，利用了一个更稳健的特征。具体而言，我们提出了一种基于振动的能量度量，即使在针完全处于平面外时也依然有效。利用该度量，我们开发了一种控制策略，以响应成像平面与穿刺针平面在平移和旋转方向上的未对准，重新定位超声探头。使用双臂机器人超声引导穿刺针系统在离体猪组织样本上进行的实验证明了所提方法的有效性。实验结果显示，平移误差为 0.41$\pm$0.27 毫米，旋转误差为 0.51$\pm$0.19 度。