従来の大腸内視鏡手技に着想を得た能動型ワイヤレスカプセル内視鏡の自律磁気ナビゲーション
Autonomous Magnetic Navigation Framework for Active Wireless Capsule Endoscopy Inspired by Conventional Colonoscopy Procedures
専門医の大腸内視鏡における挿入・抜去動作を模倣し、磁気駆動・位置推定を用いてカプセル内視鏡を未知の腸管内で自律的に走行・再観察させるフレームワークを提案し、ファントムと摘出ブタ結腸で有効性を示した。
著者: Yangxin Xu, Keyu Li, Ziqi Zhao, Max Q. -H. Meng
分類: cs.RO
原文アブストラクト
In recent years, simultaneous magnetic actuation and localization (SMAL) for active wireless capsule endoscopy (WCE) has been intensively studied to improve the efficiency and accuracy of the examination. In this paper, we propose an autonomous magnetic navigation framework for active WCE that mimics the "insertion" and "withdrawal" procedures performed by an expert physician in conventional colonoscopy, thereby enabling efficient and accurate navigation of a robotic capsule endoscope in the intestine with minimal user effort. First, the capsule is automatically propelled through the unknown intestinal environment and generate a viable path to represent the environment. Then, the capsule is autonomously navigated towards any point selected on the intestinal trajectory to allow accurate and repeated inspections of suspicious lesions. Moreover, we implement the navigation framework on a robotic system incorporated with advanced SMAL algorithms, and validate it in the navigation in various tubular environments using phantoms and an ex-vivo pig colon. Our results demonstrate that the proposed autonomous navigation framework can effectively navigate the capsule in unknown, complex tubular environments with a satisfactory accuracy, repeatability and efficiency compared with manual operation.
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