WE‐A‐108‐08: Development of Shape Memory Alloy Actuated Flexible Needle Control System for Prostate Brachytherapy
Notice bibliographique
Résumé
Purpose: To develop and evaluate a controller system capable of accurately guiding a shape memory alloy (SMA) actuated flexible needle to deliver therapeutic agents using a curvilinear approach for prostate brachytherapy for improved geometrical and dosimetric conformity. Methods: An experimental needling system was developed using flexible cannula of a 17‐gauge HDR needle actuated by Nitinol SMA. Experiments were performed in air at room temperature (22‐degC) and in controlled warm water‐bath (38‐degC, which is close to human body temperature). A silicone‐based coating was applied to the SMA wire‐actuator for electrical insulation in water. Two closed‐loop control algorithms, proportional‐derivative‐integral (PID) and PID‐P3 (with cubic term of positional errors), were implemented and tested using LabVIEW (National Instruments, version‐4.3.3). The needle and SMA actuator were integrated with a 5‐DOF Aurora (NDI, Ontario, Canada) electromagnetic (EM) sensor embedded at the tip of the needle for trajectory tracking. Performance was evaluated in terms of EM‐sensor feedback sampling intervals of 100ms, 500ms, and 1000ms, and needle‐tip displacements of 0.5mm, 2mm, and 2.5mm. Controller gains were experimentally determined. Results: PID‐P3 controller outperformed PID controller in all measured domains. Sampling time of 100ms yielded unstable performance for all displacements in water. Sampling time of 500ms with needle‐tip displacement of 2mm yielded the optimal performance with smaller overshoot and higher stability. In‐water results were comparable to in‐air measurements for the optimum performance at 500ms sampling time and 2mm displacement. Conclusions: PID‐P3 based SMA‐actuated needle appears to be adequate for conforming to the radius of curvature of a prostate gland, as well as operating effectively in human body. For small displacements (<0.5mm), fast rise‐time was observed, however, stability suffered. For larger displacements (>=2mm), stability increased but was hampered by slower rise‐time. Further investigation of PID‐P3 and other control algorithms (neuro‐fuzzy and adaptive) may offset slow rise‐time and increase stability. This study was funded by the U.S. Army Medical Research and Materiel Command(Garnt #W81XWH‐11‐1‐0399).
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».