冠動脈ファントムにおけるガイドワイヤー操作のための深層強化学習
Deep reinforcement learning for guidewire navigation in coronary artery phantom
冠動脈ファントム内でガイドワイヤーを自律操作するため、Rainbowと実演からの深層Q学習(DQfD)・転移学習を組み合わせた強化学習フレームワークを構築し、全有効ターゲットへの到達を実現した。
著者: Jihoon Kweon, Kyunghwan Kim, Chaehyuk Lee, Hwi Kwon, Jinwoo Park, Kyoseok Song, Young In Kim, Jeeone Park, Inwook Back, Jae-Hyung Roh, Youngjin Moon, Jaesoon Choi, Young-Hak Kim
分類: cs.RO, cs.CV
原文アブストラクト
In percutaneous intervention for treatment of coronary plaques, guidewire navigation is a primary procedure for stent delivery. Steering a flexible guidewire within coronary arteries requires considerable training, and the non-linearity between the control operation and the movement of the guidewire makes precise manipulation difficult. Here, we introduce a deep reinforcement learning(RL) framework for autonomous guidewire navigation in a robot-assisted coronary intervention. Using Rainbow, a segment-wise learning approach is applied to determine how best to accelerate training using human demonstrations with deep Q-learning from demonstrations (DQfD), transfer learning, and weight initialization. `State' for RL is customized as a focus window near the guidewire tip, and subgoals are placed to mitigate a sparse reward problem. The RL agent improves performance, eventually enabling the guidewire to reach all valid targets in `stable' phase. Our framework opens anew direction in the automation of robot-assisted intervention, providing guidance on RL in physical spaces involving mechanical fatigue.
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