Learning Autonomous Surgical Irrigation and Suction With the da Vinci Research Kit Using Reinforcement Learning
Notice bibliographique
Résumé
The irrigation-suction process is a common procedure to rinse and clean up the surgical field in minimally invasive surgery (MIS). In this process, surgeons first irrigate liquid, typically saline, into the surgical scene for rinsing and diluting the contaminant, and then suction the liquid out of the surgical field. While recent advances have shown promising results in the application of reinforcement learning (RL) for automating surgical subtasks, fewer studies have explored the automation of fluid-related tasks. In this work, we explore the automation of both steps in the irrigation-suction procedure and train two vision-based RL agents to complete irrigation and suction autonomously. To achieve this, a platform is developed for creating simulated surgical robot learning environments and for training agents, and two simulated learning environments are built for irrigation and suction with visually plausible fluid rendering capabilities. With techniques such as domain randomization (DR) and imitation learning, two agents are trained in the simulator and transferred to the real world. Individual evaluations of both agents show satisfactory real-world results. With an initial amount of around 5 grams of contaminants, the irrigation agent ultimately achieved an average of 2.21 grams remaining after a manual suction. As a comparison, fully manual operation by a human results in 1.90 grams remaining. The suction agent achieved 2.64 and 2.24 grams of liquid remaining across two trial groups with more than 20 and 30 grams of initial liquid in the container. Fully autonomous irrigation-suction trials reduce the contaminant in the container from around 5 grams to an average of 2.42 grams, although yielding a higher total weight remaining (4.40) due to residual liquid not suctioned. Further information about the project is available at https://tbs-ualberta.github.io/CRESSim/.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
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 | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
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 ».