Smart laparoscopic grasper integrated with fiber Bragg grating based tactile sensor for real‐time force feedback

触觉技术 灵敏度(控制系统) 光纤布拉格光栅 腹腔镜手术 计算机科学 模拟 外科 光纤 电子工程 医学 工程类 腹腔镜检查 电信
作者
Pingping Wang,Shengqi Zhang,Zhengyong Liu,Yuxin Huang,Jie Huang,Xuemei Huang,Jie Chen,Bimei Fang,Dongxian Peng
出处
期刊:Journal of Biophotonics [Wiley]
卷期号:15 (5): e202100331-e202100331 被引量:31
标识
DOI:10.1002/jbio.202100331
摘要

Minimally invasive surgery, such as laparoscopic surgery, has developed rapidly due to its small wound, less bleeding and quick recovery. However, a lack of force feedback, which leads to tissue damage, is still unsolved. Many sensors have been used to offer force feedback but still limited by their large size, low security and high complexity. Based on the advantages of small size, high sensitivity and immunity to electromagnetic interferences, we propose a tactile sensor integrated with fiber Bragg gratings (FBGs) at the tip of laparoscopic grasper to offer real-time force feedback in the laparoscopic surgery. The tactile sensor shows a force sensitivity of 0.076 nm/N with a repeatable accuracy of 0.118 N. A bench test is conducted in a laparoscopic training box to verify its feasibility. Test results illustrate that gripping force exerted on the laparoscopic grasper in terms of peak and standard deviation values reduce significantly for the novice subjects with force feedback compared to those without force feedback. The proposed sensor integrated at the tip of the laparoscopic grasper demonstrates a better control of the gripping force among the novice surgeons and indicates that the smart grasper can help surgeons achieve precise gripping force to reduce unnecessary tissue trauma.
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