A CT Image-Based Virtual Sensing Method to Estimate Bone Drilling Force for Surgery Robots.

计算机视觉 计算机科学 人工智能 生物医学工程 机器人 图像处理 触觉技术
作者
Liang Li,Sheng Yang,Wuke Peng,Ding Hui,Guangzhi Wang
出处
期刊:IEEE Transactions on Biomedical Engineering [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:: 1-1
标识
DOI:10.1109/tbme.2021.3108400
摘要

AbstractObjective: Understanding medical images like the human surgeon is a challenge for current surgical robots. It is still hard for surgical robots to achieve safe and stable operations with the help of priori information from preoperative images. We proposed a method to estimate drilling force information based on preoperative images, which can provide priori force information for surgical robots to perform bone drilling tasks. Methods A visual sensing computing framework is proposed to obtain the 3D image information from the drill-tissue contact area in a one-dimensional signal format. Under this computing framework, a computed tomography (CT) image-weighted bone drilling mechanical model is built. The model considers both targets bone shape and material properties to predict the thrust force, torque, and radial force of a drilling process based on preoperative CT images. Results The built model can respond to multiple bone drilling process factors, such as personalized surgery plans, varying tissue densities, uneven drilling surfaces, different drilling speeds, feed rates, and drill bit geometries. The minimum error of the predicted thrust force on bovine bones is 1.130.95 N, and the best normalized average prediction error on porcine bones is 0.070.08. Experiments in spinal pedicle screw placement surgery also show potential application abilities. Conclusion Our method predicts the bone drilling force well based on preoperative images, providing robots with more efficient preoperative information. Significance This work offers a new perspective to study the interaction relationship between robot surgical instruments and tissues with the assistance of preoperative images.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
乐乐应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
Loooong应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
Copyright应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
charih完成签到 ,获得积分10
13秒前
pengyh8完成签到 ,获得积分10
13秒前
阿曼尼完成签到 ,获得积分10
15秒前
看看完成签到 ,获得积分10
16秒前
tangtang完成签到 ,获得积分10
21秒前
liu完成签到 ,获得积分10
24秒前
今天开心吗完成签到 ,获得积分10
26秒前
wonwojo完成签到 ,获得积分10
30秒前
33秒前
DKX完成签到 ,获得积分10
35秒前
40秒前
宁静致远发布了新的文献求助10
40秒前
坦率尔琴发布了新的文献求助10
47秒前
gln完成签到 ,获得积分10
50秒前
jj完成签到,获得积分10
51秒前
认真的冬易完成签到 ,获得积分10
57秒前
可爱的函函应助XWY采纳,获得30
59秒前
悦耳的城完成签到 ,获得积分10
1分钟前
过时的孤晴完成签到 ,获得积分10
1分钟前
wwrjj完成签到,获得积分10
1分钟前
YL完成签到 ,获得积分0
1分钟前
Copyright应助Somui采纳,获得10
1分钟前
Loretta完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
华仔应助tianshicanyi采纳,获得10
1分钟前
lisaltp完成签到 ,获得积分10
1分钟前
七七完成签到,获得积分10
1分钟前
elisa828发布了新的文献求助10
1分钟前
海贼王的男人完成签到 ,获得积分10
1分钟前
慕辰完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
2012csc完成签到 ,获得积分0
1分钟前
斯文麦片完成签到 ,获得积分10
1分钟前
meimei完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
ghtsmile完成签到 ,获得积分10
1分钟前
快乐的雪碧完成签到 ,获得积分10
1分钟前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
Prescott's Microbiology: 2026 Release ISE 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Cronologia da história de Macau 5000
Environmental Leverage in Times of Climate Crisis: Product Standards, Carbon Border Measures and Preferential Trade Agreements 1000
Interactions of Vowel Quality and Prosody in East Slavic 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7166333
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8808974
关于积分的说明 18611915
捐赠科研通 6776794
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3165582
关于科研通互助平台的介绍 2305256
邀请新用户注册赠送积分活动 2140299