Enabling Autonomous Colonoscopy Intervention Using a Robotic Endoscope Platform
Enabling Autonomous Colonoscopy Intervention Using a Robotic Endoscope Platform
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使用机器人内窥镜平台实现自主结肠镜检查干预
DOI：
10.1109/tbme.2020.3043388
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发表时间：
2021
影响因子：
4.6
通讯作者：
Rentschler, Mark E.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhang, Qi;Prendergast, J. Micah;Formosa, Gregory A.;Fulton, Mitchell J.;Rentschler, Mark E.
机器人内窥镜有可能极大地改善内窥镜检查程序，但由于移动性和传感挑战，目前的尝试仍然有限，并且尚未提供传统工具的全部功能。内窥镜介入（例如，活检）仍然是一个未充分研究的问题，必须在临床采用之前解决。本文提出了一种自主干预技术板载机器人内窥镜平台（REP）使用内窥镜钳，自动进给机构，和位置反馈。方法：建立工作空间模型，估计工具的位置，而结构从运动（SfM）的方法是用于目标息肉的位置估计与机载相机和位置传感器。利用这些数据，一个视觉系统，用于控制REP的位置和钳子的延伸开发和测试在多个解剖环境。ResultsThe工作空间模型演示的准确性为5.5%，而目标息肉估计是在5毫米的绝对误差。这个成功的实验只需要15秒就可以定位息肉，1cm息肉的成功率为43%，2cm息肉的成功率为67%，81%结论工作空间建模和视觉传感技术允许自主内窥镜干预，并证明了在移动的机器人内窥镜设备上使用类似策略的潜力。知识这是在移动的机器人上自动化结肠镜检查介入任务的第一次尝试。虽然REP的尺寸不适合实际手术，但这些技术可用于适用于体内应用的器械。
ObjectiveRobotic endoscopes have the potential to dramatically improve endoscopy procedures, however current attempts remain limited due to mobility and sensing challenges and have yet to offer the full capabilities of traditional tools. Endoscopic intervention (e.g., biopsy) for robotic systems remains an understudied problem and must be addressed prior to clinical adoption. This paper presents an autonomous intervention technique onboard a Robotic Endoscope Platform (REP) using endoscopy forceps, an auto-feeding mechanism, and positional feedback. Methods:A workspace model is established for estimating tool position while a Structure from Motion (SfM) approach is used for target-polyp position estimation with the onboard camera and positional sensor. Utilizing this data, a visual system for controlling the REP position and forceps extension is developed and tested within multiple anatomical environments.ResultsThe workspace model demonstrates accuracy of 5.5% while the target-polyp estimates are within 5 mm of absolute error. This successful experiment requires only 15 seconds once the polyp has been located, with a success rate of 43% using a 1 cm polyp, 67% for a 2 cm polyp, and 81% for a 3 cm polyp.ConclusionWorkspace modeling and visual sensing techniques allow for autonomous endoscopic intervention and demonstrate the potential for similar strategies to be used onboard mobile robotic endoscopic devices.SignificanceTo the authors’ knowledge this is the first attempt at automating the task of colonoscopy intervention onboard a mobile robot. While the REP is not sized for actual procedures, these techniques are translatable to devices suitable forin vivoapplication.
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内窥镜检索装置。
影响因子：
7.7
作者：
D. Diehl;D. Adler;Jason D. Conway;F. Farraye;S. Kantsevoy;V. Kaul;S. Kethu;Richard S. Kwon;P. Mamula;Sarah A. Rodriguez;W. Tierney
通讯作者：
W. Tierney
影响因子：
5.2
作者：
Bernth, Julius E.;Arezzo, Alberto;Liu, Hongbin
通讯作者：
Liu, Hongbin
DOI：
10.1002/9780470987537.ch10
发表时间：
2020
期刊：
Geriatric Gastroenterology
影响因子：
--
作者：
E. Lim;J. Wang;Zhao Wang;T. Tillo;Ka Lok Man;T. NanZhang
通讯作者：
E. Lim;J. Wang;Zhao Wang;T. Tillo;Ka Lok Man;T. NanZhang
用于机器人医疗设备传感和控制验证的模块化内窥镜模拟装置 (MESA)
影响因子：
5.2
作者：
Gregory A. Formosa;J. M. Prendergast;Jinghui Peng;D. Kirkpatrick;M. Rentschler
通讯作者：
M. Rentschler