Roboterbasierte Ultraschallsteuerung : Pilotstudie zur Roboter-assistierten Ultraschall-gesteuerten peripheren endovaskulären Intervention am Phantom – das RoGUS-PAD-Projekt

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Datum
2020
Autor:innen
Kaschwich, Mark
von Haxthausen, Felix
Ernst, Floris
Kleemann, Markus
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Robot-based ultrasound guidance : Pilot study on robot-assisted ultrasound-guided peripheral endovascular intervention on a phantom – The RoGUS-PAD project
Forschungsvorhaben
Organisationseinheiten
Zeitschriftenheft
Publikationstyp
Zeitschriftenartikel
Publikationsstatus
Published
Erschienen in
Gefäßchirurgie ; 25 (2020), 5. - S. 345-351. - Springer. - ISSN 0948-7034. - eISSN 1434-3932
Zusammenfassung
Hintergrund:
Die periphere endovaskuläre Chirurgie ist nach wie vor durch die Anwendung von Röntgenstrahlen und Röntgenkontrastmittel für die intraprozedurale Navigation der Instrumentarien ein Verfahren mit potenziellen Risiken und Nebenwirkungen.

Projektziel:
Ziel des RoGUS-PAD (Robotic-Guided Ultrasound System for Peripheral Arterial Disease)-Projektes ist die Entwicklung eines roboterbasierten ultraschallgesteuerten Assistenzsystems für periphere endovaskuläre Interventionen zur Verringerung und ggf. Vermeidung von Röntgenstrahlung und Röntgenkontrastmittel sowie Verbesserung der Echtzeitvisualisierung.

Material und Methoden:
Für die Bildgebung wurde ein 2‑D-Ultraschall-Lineartastkopf (L12‑3, Philips Healthcare, Best, Niederlande) am Endeffektor eines Roboterarms (LBR iiwa 7 R800, KUKA, Augsburg, Deutschland) montiert. Die ersten Versuche wurden an einem eigens für dieses Projekt entwickelten ultraschallfähigen Phantom durchgeführt. Die Bildverarbeitung und Robotersteuerung erfolgten durch ein speziell entwickeltes Programm in C++.

Ergebnisse:
Zur Testung der technischen Umsetzbarkeit des Projektes konnten wir einen semiautomatischen 2‑D-Ultraschallscan einer peripheren Arterie am Phantom durchführen. In 27 von 30 Durchläufen zeigte sich ein erfolgreicher Scanvorgang.

Schlussfolgerung:
Unsere ersten Ergebnisse bestätigten, dass die Entwicklung eines roboterbasierten Assistenzsystems für ultraschallgesteuerte periphere endovaskuläre Interventionen technisch umsetzbar ist. Dies stützt unsere Ambitionen einer Translation des Systems in die tägliche klinische Praxis.
Zusammenfassung in einer weiteren Sprache
Background:
Peripheral endovascular surgery is still a procedure with potential risks and side effects due to the use of X‑rays and contrast agents for the intraprocedural navigation of instruments.

Objective:
The aim of the robotic-guided ultrasound system for peripheral arterial disease (RoGUS-PAD) project is the development of a robot-based ultrasound-guided assistance system for peripheral endovascular interventions to reduce or even avoid X‑rays and contrast agents as well as improve real-time visualization.

Material and methods:
For imaging purposes, a 2D ultrasound linear probe (L12‑3, Philips Healthcare, Best, The Netherlands) was mounted on the end effector of a robotic arm (LBR iiwa 7 R800, KUKA, Augsburg, Germany). The first tests were performed on an ultrasound-capable phantom developed especially for this project. The image processing and robot control were carried out by a specially developed program in C++.

Results:
To evaluate the technical feasibility of the project we were able to perform a semiautomatic 2D ultrasound scan of a peripheral artery on the phantom. In 27 out of 30 runs a scan was successfully performed.

Conclusion:
The initial results confirmed that the development of a robot-based assistance system for ultrasound-guided peripheral endovascular interventions is technically feasible. This supports our ambitions for the translation of the system into daily clinical practice. English Keywords: Robot assistance, Robot-guided ultrasound, Endovascular interventions, Ultrasound-guided intervention, Phantom
Fachgebiet (DDC)
004 Informatik
Schlagwörter
Roboterassistenz, Roboterbasierter Ultraschall, Endovaskuläre Interventionen, Ultraschallgestützte Intervention, Phantom
Konferenz
Rezension
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Zitieren
ISO 690KASCHWICH, Mark, Felix VON HAXTHAUSEN, Till AUST, Floris ERNST, Markus KLEEMANN, 2020. Roboterbasierte Ultraschallsteuerung : Pilotstudie zur Roboter-assistierten Ultraschall-gesteuerten peripheren endovaskulären Intervention am Phantom – das RoGUS-PAD-Projekt. In: Gefäßchirurgie. Springer. 25(5), pp. 345-351. ISSN 0948-7034. eISSN 1434-3932. Available under: doi: 10.1007/s00772-020-00670-z
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