Design Considerations for a Steerable Needle Robot to Maximize Reachable Lung Volume.
Design Considerations for a Steerable Needle Robot to Maximize Reachable Lung Volume.
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DOI：
10.1109/icra48506.2021.9561342
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发表时间：
2021-05
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Alterovitz R
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Fried I;Hoelscher J;Fu M;Emerson M;Ertop TE;Rox M;Granna J;Kuntz A;Akulian JA;Webster RJ 3rd;Alterovitz R
能够遵循曲线轨迹并绕过解剖障碍物的可操纵针是许多介入手术的有前途的解决方案。在肺部，这些针可以从传统支气管镜的尖端展开，以到达肺部病变进行诊断。这种装置的到达范围取决于几个设计参数，包括支气管镜直径、穿刺装置相对于气道中轴线的角度以及针在转向时的最小曲率半径。评估这些参数对整个系统临床效用的影响对于告知未来的设计选择和了解系统的能力和局限性非常重要。在本文中，我们分析了这三个机器人参数的各种设置对机器人可以达到的肺部百分比的影响。我们结合联合收割机的Monte Carlo随机采样穿刺配置与快速探索随机树为基础的可控针运动规划器在模拟人类肺部环境中渐近准确地估计的机器人可达的肺中的网站的体积。我们强调了每个参数对整个系统的可达工作空间的重要性，以激励未来的设备创新和突出设计权衡。
Steerable needles that are able to follow curvilinear trajectories and steer around anatomical obstacles are a promising solution for many interventional procedures. In the lung, these needles can be deployed from the tip of a conventional bronchoscope to reach lung lesions for diagnosis. The reach of such a device depends on several design parameters including the bronchoscope diameter, the angle of the piercing device relative to the medial axis of the airway, and the needle’s minimum radius of curvature while steering. Assessing the effect of these parameters on the overall system’s clinical utility is important in informing future design choices and understanding the capabilities and limitations of the system. In this paper, we analyze the effect of various settings for these three robot parameters on the percentage of the lung that the robot can reach. We combine Monte Carlo random sampling of piercing configurations with a Rapidly-exploring Random Trees based steerable needle motion planner in simulated human lung environments to asymptotically accurately estimate the volume of sites in the lung reachable by the robot. We highlight the importance of each parameter on the overall system’s reachable workspace in an effort to motivate future device innovation and highlight design trade-offs.
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DOI：
10.1109/tbme.2015.2484262
发表时间：
2016-06
期刊：
IEEE transactions on bio-medical engineering
影响因子：
--
作者：
Adebar TK;Greer JD;Laeseke PF;Hwang GL;Okamura AM
通讯作者：
Okamura AM
影响因子：
3.7
作者：
Fielding, David I. K.;Bashirzadeh, Farzad;Sung, Rthur Wai
通讯作者：
Sung, Rthur Wai
影响因子：
3.3
作者：
Bernardes, M. C.;Adorno, B. V.;Borges, G. A.
通讯作者：
Borges, G. A.
影响因子：
4.4
作者：
Clark, Kenneth;Vendt, Bruce;Prior, Fred
通讯作者：
Prior, Fred
DOI：
10.1109/icra.2011.5980311
发表时间：
2011-05-09
期刊：
IEEE International Conference on Robotics and Automation : ICRA : [proceedings]. IEEE International Conference on Robotics and Automation
影响因子：
--
作者：
Anor T;Madsen JR;Dupont P
通讯作者：
Dupont P