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Towards Safe and Collaborative Robotic Ultrasound Tissue Scanning in Neurosurgery

Dyck, Michael und Weld, Alistair und Klodmann, Julian und Kirst, Alexander und Dixon, Luke und Anichini, Giulio und Camp, Sophie und Albu-Schäffer, Alin Olimpiu und Giannarou, Stamatia (2024) Towards Safe and Collaborative Robotic Ultrasound Tissue Scanning in Neurosurgery. IEEE Transactions on Medical Robotics and Bionics. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/TMRB.2024.3349626. ISSN 2576-3202.

[img] PDF - Preprintversion (eingereichte Entwurfsversion)
25MB

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/10380793

Kurzfassung

Intraoperative ultrasound imaging is used to facilitate safe brain tumour resection. However, due to challenges with image interpretation and the physical scanning, this tool has yet to achieve widespread adoption in neurosurgery. In this paper, we introduce the components and workflow of a novel, versatile robotic platform for intraoperative ultrasound tissue scanning in neurosurgery. An RGB-D camera attached to the robotic arm allows for automatic object localisation with ArUco markers, and 3D surface reconstruction as a triangular mesh using the ImFusion Suite software solution. Impedance controlled guidance of the US probe along arbitrary surfaces, represented as a mesh, enables collaborative US scanning, i.e., autonomous, teleoperated and hands-on guided data acquisition. A preliminary experiment evaluates the suitability of the conceptual workflow and system components for probe landing on a custom-made soft-tissue phantom. Further assessment in future experiments will be necessary to prove the effectiveness of the presented platform.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/201819/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Towards Safe and Collaborative Robotic Ultrasound Tissue Scanning in Neurosurgery
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Dyck, MichaelMichael.Dyck (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4918-3023NICHT SPEZIFIZIERT
Weld, Alistaira.weld20 (at) imperial.ac.ukNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Klodmann, JulianJulian.Klodmann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kirst, AlexanderAlexander.Kirst (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dixon, Lukeluke.dixon03 (at) imperial.ac.ukNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Anichini, Giuliog.anichini (at) imperial.ac.ukNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Camp, Sophiesophie.camp (at) nhs.netNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Albu-Schäffer, Alin OlimpiuAlin.Albu-Schaeffer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5343-9074150918803
Giannarou, Stamatiastamatia.giannarou (at) imperial.ac.ukNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:4 Januar 2024
Erschienen in:IEEE Transactions on Medical Robotics and Bionics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1109/TMRB.2024.3349626
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
Name der Reihe:Special Issue - Hamlyn Symposium 2022: MedTech Reimagined
ISSN:2576-3202
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Medical Robotics, Intraoperative Ultrasound, Medical Imaging, Impedance Control, Neurosurgery
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Robotik
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RO - Robotik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Medizinische Assistenzsysteme [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013)
Hinterlegt von: Dyck, Michael
Hinterlegt am:17 Jan 2024 12:45
Letzte Änderung:17 Jan 2024 12:45

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