Controlled steering of a flexible needle

Details Controlled steering of a flexible needle Controlled steering of a flexible needle

A - Human Necessities

61

B

A61B 19/00 (2006.01)

Patent

CA 2654343

A robotic system for steering a flexible needle during insertion into soft-tissue using imaging to determine the needle position. The control system calculates a needle tip trajectory that hits the desired target while avoiding potentially dangerous obstacles en route. Using an inverse kinematics algorithm, the maneuvers required of the needle base to cause the tip to follow this trajectory are calculated, such that the robot can perform controlled needle insertion. The insertion of a flexible needle into a deformable tissue is modeled as a linear beam supported by virtual springs, where the stiffness coefficients of the springs varies along the needle. The forward and inverse kinematics of the needle are solved analytically, enabling both path planning and correction in real-time. The needle shape is detected by image processing performed on fluoroscopic images. The stiffness properties of the tissue are calculated from the measured shape of the needle.

L'invention concerne un système de robotique permettant de guider une aiguille flexible pendant son insertion dans un tissu mou utilisant l'imagerie pour déterminer la position de l'aiguille. Le système de commande calcule une trajectoire de pointe d'aiguille qui atteint la cible désirée tout en évitant les obstacles potentiellement dangereux en route. A l'aide d'un algorithme de cinématique inverse, les manAEuvres requises de la base de l'aiguille pour que la pointe suive cette trajectoire sont calculées, de telle sorte que le robot puisse réaliser une insertion de l'aiguille contrôlée. L'insertion d'une aiguille flexible dans un tissu déformable est modélisée comme un faisceau linéaire supporté par des ressorts virtuels, les coefficients de rigidité des ressorts variant le long de l'aiguille. Les cinématiques directes et inverses de l'aiguille sont résolues de façon analytique, permettant à la fois une planification du trajet et une correction en temps réel. La forme de l'aiguille est détectée par un traitement d'image réalisé sur des images fluoroscopiques. Les propriétés de rigidité du tissu sont calculées à partir de la forme mesurée de l'aiguille.

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