Cognitief autonome katheter werkend in een dynamische omgeving. (CASCADE)

Recente ontwikkelingen op het gebied van robotica en automatisering hebben de ontwikkeling van een grote verscheidenheid aan bio-geïnspireerde slangachtige continuümrobots bevorderd. Deze robots vereisen fundamenteel andere controlemechanismes en regelaars dan traditionele rigide robots. In de onderzoekswereld werd tot dusver slechts beperkte aandacht geschonken aan de controle van dergelijke continuümrobots. Robotische katheters vormen een uitdagende specialisatie binnen de continuümrobotica. Deze katheters dienen doorheen een erg complex, delicaat, vervormbaar en zeer dynamisch vaatstelsel gestuurd te worden. De moeilijkheidsgraad wordt nog verhoogd door het beperkte zicht dat men heeft tijdens het uitvoeren van de procedure. Het CASCADE project zal een innovatief controleschema voor continuümrobots ontwikkelen dat in complexe en vervormbare omgevingen kan functioneren en meer specifiek in het cardiovasculaire systeem. Het project werkt een algemene mathematische beschrijving van de continuümrobot en zijn omgeving uit. Desbetreffende modelparameters worden tijdens klinische interventies opgemeten en geregistreerd. Op ogenblikken dat de combinatie van preoperatieve gegevens en intra-operatieve sensoren onvoldoende informatie verschaft om de katheter nauwkeurig te sturen, zullen active sensing technieken toegepast worden. Deze laten toe gericht de ontbrekende informatie aan te vullen. Een interface met de superviserende chirurg zal ontwikkeld worden specifiek om cognitieve linken tussen de operator en de continuümrobot toe te laten. Dit maakt bijsturing door de chirurg mogelijk tijdens de autonome uitvoering van de chirurgische taak. Dezelfde interface zal ook gebruikt worden om het leerproces en de training van de robot te versnellen. Voor de validatie van de technieken worden een aantal klinische benchmarks opgesteld en gebruikt. De in dit project ontwikkelde technologie zal een zeer precieze controle over lokale (interactie kracht/stijfheid) en globale (vorm) eigenschappen van de robot mogelijk maken. Als dusdanig zal de CASCADE technologie de behandeling van cardiovasculaire ziektes in het algemeen en meer specifiek endovasculaire aortaklepvervanging bevorderen.

Trefwoorden:Continuum robotics, Autonomy in surgery, Robotic catheter, Micro-hydraulic actuation, Surgical skill analysis, Learning by demonstration, Supervised learning, Trans-catheter aortic valve replacement

Disciplines:Biomechanica