A Force-Sensing Bipolar Forceps to Quantify Tool–Tissue Interaction Forces in Microsurgery
Notice bibliographique
Résumé
The ability to exert an appropriate amount of force on brain tissue during surgery is an important component of instrument handling. It allows surgeons to achieve the surgical objective effectively while maintaining a safe level of force in tool-tissue interaction. At the present time, this knowledge, and hence skill, is acquired through experience and is qualitatively conveyed from an expert surgeon to trainees. These forces can be assessed quantitatively by retrofitting surgical tools with sensors, thus providing a mechanism for improved performance and safety of surgery, and enhanced surgical training. This paper presents the development of a force-sensing bipolar forceps, with installation of a sensory system, that is able to measure and record interaction forces between the forceps tips and brain tissue in real time. This research is an extension of a previous research where a bipolar forceps was instrumented to measure dissection and coagulation forces applied in a single direction. Here, a planar forceps with two sets of strain gauges in two orthogonal directions was developed to enable measuring the forces with a higher accuracy. Implementation of two strain gauges allowed compensation of strain values due to deformations of the forceps in other directions (axial stiffening) and provided more accurate forces during microsurgery. An experienced neurosurgeon performed five neurosurgical tasks using the axial setup and repeated the same tasks using the planar device. The experiments were performed on cadaveric brains. Both setups were shown to be capable of measuring real-time interaction forces. Comparing the two setups, under the same experimental condition, indicated that the peak and mean forces quantified by planar forceps were at least 7% and 10% less than those of axial tool, respectively; therefore, utilizing readings of all strain gauges in planar forceps provides more accurate values of both peak and mean forces than axial forceps. Cross-correlation analysis between the two force signals obtained, one from each cadaveric practice, showed a high similarity between the two force signals.
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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 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 ».