研究人员设计x射线方法来跟踪手术设备和减少辐射暴露

来自北卡罗来纳州立大学和北卡罗来纳大学教堂山分校(UNC)的研究人员开发了一种新工具，帮助外科医生使用x射线跟踪用于“微创”外科手术的设备，同时也限制了患者暴露在x射线辐射下的时间。

许多外科手术现在使用长，薄的装置 - 例如“可操纵针” - 这可以通过小切口插入患者的身体中，然后转向目标位置。这些“微创”程序允许医生在不必制作主要切口的情况下进行手术，这降低了感染的风险，并缩短了患者的恢复时间。

然而，这些技术对外科医生构成挑战，因为它们难以精确地确定手术装置在患者身体中的位置。

解决这个问题的一种方法是用x光来追踪手术设备在病人体内的运行情况。但医生们希望尽量减少拍x光片的次数，以限制病人暴露在辐射中。

“We have now developed an algorithm to determine the fewest number of X-rays that need to be taken, as well as what angles they need to be taken from, in order to give surgeons the information they need on a surgical device’s location in the body,” says Dr. Edgar Lobaton, an assistant professor of electrical and computer engineering at NC State and lead author of a paper on the research.

新工具是一个计算机程序，允许外科医生输入他们正在执行的类型的程序以及如何准确到所需的位置数据。然后将这些变量插入研究团队开发的算法，该算法告诉外科医生将需要多少X射线 - 以及从哪个角度来产生必要的位置细节。

例如，如果外科医生只需要一个设备所在位置的相当一般的想法，则可能需要两个或三个X射线 - 而如果外科医生需要极其精确的位置数据，则需要更多的X射线。

本文，“使用X射线图像连续形状估计连续体机器人，“将呈现出来IEEE机器人与自动化国际会议5月6日至10日在德国卡尔斯鲁厄举行。这篇论文的作者是前北卡罗来纳大学研究生付金果(音);北卡罗莱纳大学博士生路易斯·托雷斯(Luis Torres);以及北卡罗来纳大学计算机科学助理教授Ron Alterovitz博士。这项研究得到了美国国家科学基金会(National Science Foundation)和美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)的支持。

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编辑注：研究摘要跟随。

基于x射线图像的连续机器人形状估计

作者：北卡罗来纳州立大学埃德加J. Lobaton;Jingua Fu，Luis G. Torres和Ron Altovitz，北卡罗来纳大学教堂山

提出了：2013年5月6日至10日，IEEE机器人和自动化国际会议，德国卡尔斯鲁厄

抽象的：我们介绍了一种新方法，用于在使用少量X射线投影图像期间连续估计连续机器人的形状。连续式机器人具有曲线结构，使它们能够以蛇形方式通过约束空间操纵。对机器人形状的准确估计对于需要避免解剖障碍和敏感组织的程序的成功至关重要。在其运动模型中，连续式机器人的在线形状估计在过程中的不确定性，机器人在过程中的移动，X射线图像中的噪声以及临床需要最小化获取的X射线图像的数量。我们的新方法将机器人的运动学模型与从最佳选择的X射线投影图像组中提取的数据集成。我们的方法表示连续机器人的形状随时间的变形表面，其可以被描述为时间和空间碱基的线性组合。我们利用概率的前瞻和数字优化来选择最佳相机配置，从而最小化预期的形状估计误差。我们使用模拟同心管机器人程序评估我们的方法，并证明从我们的方法选择的观点获得3个图像的形状估计误差明显低于单独使用运动模型或使用均匀间隔的视点。