1. Autonomous Robotic Intracardiac Catheter Navigation Using Haptic Vision
- Author
-
Karl Price, Mossab Y Saeed, Zurab Machaidze, Georgios Fagogenis, Fei-Yi Wu, Margherita Mencattelli, Viktoria Weixler, Benoit Rosa, John E. Mayer, Pierre E. Dupont, Boston Children's Hospital, Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (ICube), Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Réseau nanophotonique et optique, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Taipei Veterans general hospital, École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Les Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, and Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Subjects
Focus (computing) ,Control and Optimization ,business.industry ,Computer science ,Mechanical Engineering ,030204 cardiovascular system & hematology ,Automation ,Intracardiac injection ,Article ,Computer Science Applications ,[SPI.AUTO]Engineering Sciences [physics]/Automatic ,03 medical and health sciences ,Identification (information) ,Catheter ,0302 clinical medicine ,Artificial Intelligence ,Human–computer interaction ,Small incision ,[INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO] ,030212 general & internal medicine ,business ,Minimally invasive procedures ,Haptic technology - Abstract
International audience; While all minimally invasive procedures involve navigating from a small incision in the skin to the site of the intervention, it has not been previously demonstrated how this can be done 10 autonomously. To show that autonomous navigation is possible, we investigated it in the hardest place to do it-inside the beating heart. We created a robotic catheter that can navigate through the blood-filled heart using wall-following algorithms inspired by positively thigmotactic animals. The catheter employs haptic vision, a hybrid sense using imaging for both touch-based surface identification and force sensing, to accomplish wall following inside the blood-filled heart. 15 Through in vivo animal experiments, we demonstrate that the performance of an autonomously-controlled robotic catheter rivals that of an experienced clinician. Autonomous navigation is a fundamental capability on which more sophisticated levels of autonomy can be built, e.g., to perform a procedure. Similar to the role of automation in fighter aircraft, such capabilities can free the clinician to focus on the most critical aspects of the procedure while providing precise and 20 repeatable tool motions independent of operator experience and fatigue.
- Published
- 2019
- Full Text
- View/download PDF