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基于柔顺控制的智能神经导航手术机器人系统设计
被引量：
3
1
作者
王杰
陈欣荣
宋志坚
《中国生物医学工程学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第4期455-466,共12页
机器人辅助微创手术,因其低侵袭性而变得越来越普遍。然而,因定向障碍和缺乏导航信息限制了其在经自然腔道手术的进一步应用。自然腔道解剖结构复杂,机器人末端的手术器械易损伤周围血管和神经。本研究设计了一种智能控制导航手术机器...
机器人辅助微创手术,因其低侵袭性而变得越来越普遍。然而,因定向障碍和缺乏导航信息限制了其在经自然腔道手术的进一步应用。自然腔道解剖结构复杂,机器人末端的手术器械易损伤周围血管和神经。本研究设计了一种智能控制导航手术机器人系统,使用可靠和安全的定位技术、7自由度机械臂以及避免关节角度限制的逆运动学控制策略,以实现高灵活度的机械臂控制。基于患者术前影像进行手术导航与手术规划,并通过阻抗柔顺控制将患者与手术器械的接触力限制在一定范围内,实现保护患者的正常组织。为了提高手术精度并缓解医生的手术强度,智能语音控制实现术中手术器械位置和姿态的微小调整。基于体模和尸头实验进行系统的有效性验证。结果显示,本系统的定位误差小于1 mm,轨迹追踪角度误差小于2.5°,术中导航可进行实时手术靶点与器械跟踪,阻抗柔顺控制可将手术器械与患者之间的接触力降低在1.2 N以下,基于语音识别的精细调控可以满足术中对手术器械运动控制的要求。本研究的结果初步表明,所设计的手术机器人系统在机器人辅助微创手术中具有潜在的应用前景。
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关键词
微创手术
手术机器人
手术导航
柔顺控制
智能控制
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职称材料
基于影像组学、形态学及力学组学预测心肌桥患者冠脉粥样硬化的发生发展
2
作者
郑金
陈艳春
+9 位作者
孙权琳
周帆
周傲
陈坚
陈洋
王烁
黄源
滕忠照
张龙江
Jonathan R Weir-McCall
《医用生物力学》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第S01期57-57,共1页
目的心肌桥(MB)与动脉粥样硬化的发生有潜在联系。本研究旨在利用基于冠状动脉CT血管成像(CCTA)的放射组学和基于计算流体动力学(CFD)的力学组学组合预测动脉粥样硬化的产生。方法本研究包含了91例在左冠状动脉前降支中段(m LAD)存在MB...
目的心肌桥(MB)与动脉粥样硬化的发生有潜在联系。本研究旨在利用基于冠状动脉CT血管成像(CCTA)的放射组学和基于计算流体动力学(CFD)的力学组学组合预测动脉粥样硬化的产生。方法本研究包含了91例在左冠状动脉前降支中段(m LAD)存在MB且近段(p LAD)无明显狭窄的患者。在随访期间(2.9[1.8,3.9]年),39例患者在p LAD产生了动脉粥样硬化。对于传统参数,首先测量了形态学参数,如深度和面积并计算了影像学信息,如冠脉周围脂肪组织(PCAT)衰减。同时,进行了CFD模拟,计算冠状动脉血流储备(CT-FFR)。对于组学参数,提取了形态学和放射组学特征。同时,提出了一种新方法来分析CFD结果以生成力学组学特征并开发了包含传统和组学特征的模型用于预测动脉粥样硬化的发生。结果在3636个放射组学特征中,有2446个(67%)表现出良好以上的稳健性(ICC≥0.75)。在构建的15个弹性网络模型中,仅基于周围冠状放射组学和结合形态学、放射组学和力学组学的模型在预测动脉粥样硬化发展方面表现最佳,其AUC分别为0.78[0.69,0.88]和0.78[0.68,0.87](95%置信区间)。结论本研究强调了冠状动脉周围放射组学的重要性,并展示了结合放射组学、形态学和力学组学特征预测MB患者动脉粥样硬化产生的潜力。
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关键词
冠状动脉血流储备
周围脂肪组织
动脉粥样硬化
影像组学
心肌桥
形态学参数
置信区间
组合预测
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职称材料
题名
基于柔顺控制的智能神经导航手术机器人系统设计
被引量：
3
1
作者
王杰
陈欣荣
宋志坚
机构
复旦大学
工程与应用技术
研究
院
上海市
医学
图像处理与计算机辅助手术重点实验室
复旦大学基础医学院数字医学研究中心
出处
《中国生物医学工程学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第4期455-466,共12页
基金
国家自然科学基金(62076070)
上海市徐汇区人工智能医疗院地合作项目(2021-008)。
文摘
机器人辅助微创手术,因其低侵袭性而变得越来越普遍。然而,因定向障碍和缺乏导航信息限制了其在经自然腔道手术的进一步应用。自然腔道解剖结构复杂,机器人末端的手术器械易损伤周围血管和神经。本研究设计了一种智能控制导航手术机器人系统,使用可靠和安全的定位技术、7自由度机械臂以及避免关节角度限制的逆运动学控制策略,以实现高灵活度的机械臂控制。基于患者术前影像进行手术导航与手术规划,并通过阻抗柔顺控制将患者与手术器械的接触力限制在一定范围内,实现保护患者的正常组织。为了提高手术精度并缓解医生的手术强度,智能语音控制实现术中手术器械位置和姿态的微小调整。基于体模和尸头实验进行系统的有效性验证。结果显示,本系统的定位误差小于1 mm,轨迹追踪角度误差小于2.5°,术中导航可进行实时手术靶点与器械跟踪,阻抗柔顺控制可将手术器械与患者之间的接触力降低在1.2 N以下,基于语音识别的精细调控可以满足术中对手术器械运动控制的要求。本研究的结果初步表明,所设计的手术机器人系统在机器人辅助微创手术中具有潜在的应用前景。
关键词
微创手术
手术机器人
手术导航
柔顺控制
智能控制
Keywords
minimally invasivesurgerys
urgicalrobot
surgical navigation
compliancecontrol
intelligent control
分类号
R318 [医药卫生—生物医学工程]
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职称材料
题名
基于影像组学、形态学及力学组学预测心肌桥患者冠脉粥样硬化的发生发展
2
作者
郑金
陈艳春
孙权琳
周帆
周傲
陈坚
陈洋
王烁
黄源
滕忠照
张龙江
Jonathan R Weir-McCall
机构
Department of Radiology
南京医科
大学
附属金陵临床
医学院
南京
大学
医学院
附属金陵医院
南京景三医疗科技有限公司
复旦大学
基础
医学院
Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics
Section of Cardiorespiratory Medicine
School of Clinical Medicine
Royal Papworth Hospital
出处
《医用生物力学》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第S01期57-57,共1页
基金
NIHR Cambridge Biomedical Research Centre,BRC-1215-20014
文摘
目的心肌桥(MB)与动脉粥样硬化的发生有潜在联系。本研究旨在利用基于冠状动脉CT血管成像(CCTA)的放射组学和基于计算流体动力学(CFD)的力学组学组合预测动脉粥样硬化的产生。方法本研究包含了91例在左冠状动脉前降支中段(m LAD)存在MB且近段(p LAD)无明显狭窄的患者。在随访期间(2.9[1.8,3.9]年),39例患者在p LAD产生了动脉粥样硬化。对于传统参数,首先测量了形态学参数,如深度和面积并计算了影像学信息,如冠脉周围脂肪组织(PCAT)衰减。同时,进行了CFD模拟,计算冠状动脉血流储备(CT-FFR)。对于组学参数,提取了形态学和放射组学特征。同时,提出了一种新方法来分析CFD结果以生成力学组学特征并开发了包含传统和组学特征的模型用于预测动脉粥样硬化的发生。结果在3636个放射组学特征中,有2446个(67%)表现出良好以上的稳健性(ICC≥0.75)。在构建的15个弹性网络模型中,仅基于周围冠状放射组学和结合形态学、放射组学和力学组学的模型在预测动脉粥样硬化发展方面表现最佳,其AUC分别为0.78[0.69,0.88]和0.78[0.68,0.87](95%置信区间)。结论本研究强调了冠状动脉周围放射组学的重要性,并展示了结合放射组学、形态学和力学组学特征预测MB患者动脉粥样硬化产生的潜力。
关键词
冠状动脉血流储备
周围脂肪组织
动脉粥样硬化
影像组学
心肌桥
形态学参数
置信区间
组合预测
分类号
R54 [医药卫生—心血管疾病]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于柔顺控制的智能神经导航手术机器人系统设计
王杰
陈欣荣
宋志坚
《中国生物医学工程学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024
3
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职称材料
2
基于影像组学、形态学及力学组学预测心肌桥患者冠脉粥样硬化的发生发展
郑金
陈艳春
孙权琳
周帆
周傲
陈坚
陈洋
王烁
黄源
滕忠照
张龙江
Jonathan R Weir-McCall
《医用生物力学》
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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