Modeling, force estimation and control of steerable catheters for robot-assisted intra-cardiac navigation
Notice bibliographique
Résumé
Intra-cardiac catheterization is an effective procedure for diagnosis and treatment of many cardiac disorders such as arrhythmia. The objective of the catheter manipulation is to accurately position the catheter tip at the target tissue on the endocardium and provide a stable contact force for a specific duration to the region of interest. However, this is a challenging task due to the high flexibility of the catheter, ineffective visualization and dynamic environment of the heart. Additionally, the catheter-tissue interaction force, that the procedure outcome highly depends on, is not known to the interventionalist during the catheterization. This thesis deals with improving the safety and effectiveness of the catheterization by making contributions to two main areas; catheter contact force estimation and automatic force/position control of a robotic catheter system. First, a quasi-static model of the planar catheter that predicts the catheter pose for the given actuation variables and external forces in the plane of catheter motion, is proposed. In the next step, the computational efficiency of the proposed model is utilized to develop an online approach for the estimation of the external force at the tip of a catheter based on the pose measurement. The proposed force estimation approach is also extended to 3D by developing an efficient model of the catheter that is derived by coupling the classical Cosserat rod model with a new model of the pull-wire actuation. Experiments performed using electromagnetic sensors verify the feasibility of the proposed schemes in medical applications. In the control area, a position control scheme for a robotic assisted manipulation system is proposed, using the experimentally obtained inverse kinematics that compensates for the non-smooth dynamics of the distal shaft bending mechanism. Compensation of the backlash behavior of the catheter due to its interaction with the surrounding veins is also incorporated in the control scheme. The proposed position controller is then adopted as the internal loop of a hybrid position/force controller that positions the catheter tip to the target tissue and simultaneously, regulates the contact force to a desired value. The viability of the proposed controllers is then verified through simulations and experiments.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| 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 | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».