HaptiScan: Un sistema de ultrasonido robótico habilitado hápticamente para diagnósticos médicos remotos
Autores: Najdovski, Zoran; Pedrammehr, Siamak; Chalak Qazani, Mohammad Reza; Abdi, Hamid; Deshpande, Sameer; Liu, Taoming; Mullins, James; Fielding, Michael; Hilton, Stephen; Asadi, Houshyar
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
HaptiScan: Un sistema de ultrasonido robótico habilitado hápticamente para diagnósticos médicos remotos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Médico
Ultrasonido
Telerobótica
Retroalimentación háptica
Ecografistas
Telemedicina
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 36
Citaciones: Sin citaciones
El ultrasonido médico es una modalidad de imagen diagnóstica ampliamente utilizada que proporciona imágenes en tiempo real a un costo relativamente bajo. Sin embargo, su aplicación generalizada se ve obstaculizada por la necesidad de una operación experta, particularmente en áreas regionales remotas donde los sonógrafos capacitados son escasos. Este documento presenta el desarrollo de HaptiScan, un sistema de ultrasonido telerobótico de última generación equipado con retroalimentación háptica. El sistema utiliza un manipulador robótico disponible comercialmente, el robot UR5 de Universal Robots, integrado con un sensor de fuerza/torque y el dispositivo háptico Phantom Omni. Esta configuración permite a los sonógrafos capacitados realizar procedimientos de ultrasonido de forma remota a través de una conexión a internet, abordando tanto las limitaciones geográficas como ergonómicas que se enfrentan en la sonografía tradicional. Las características innovadoras clave del sistema incluyen retroalimentación de fuerza en tiempo real, asegurando que los sonógrafos puedan controlar con precisión la sonda de ultrasonido desde una ubicación remota. El sistema se mejora aún más con medidas de seguridad como la detección de sobrecarga, el monitoreo del malestar del paciente y mecanismos de parada de emergencia. Los indicadores cuantitativos del rendimiento del sistema incluyen la teleoperación exitosa a largas distancias con retrasos de tiempo, como se demostró en simulaciones. Estas simulaciones validan las metodologías de control del sistema, mostrando un rendimiento estable con retroalimentación de fuerza bajo diferentes retrasos de tiempo y distancias. Además, los modelos de precisión, cinemática y dinámica del manipulador UR5 están formulados matemáticamente para optimizar la teleoperación. Los resultados destacan la efectividad del sistema propuesto para superar los desafíos técnicos de los procedimientos de ultrasonido remotos, ofreciendo una solución viable para aplicaciones de telemedicina en el mundo real.
Descripción
El ultrasonido médico es una modalidad de imagen diagnóstica ampliamente utilizada que proporciona imágenes en tiempo real a un costo relativamente bajo. Sin embargo, su aplicación generalizada se ve obstaculizada por la necesidad de una operación experta, particularmente en áreas regionales remotas donde los sonógrafos capacitados son escasos. Este documento presenta el desarrollo de HaptiScan, un sistema de ultrasonido telerobótico de última generación equipado con retroalimentación háptica. El sistema utiliza un manipulador robótico disponible comercialmente, el robot UR5 de Universal Robots, integrado con un sensor de fuerza/torque y el dispositivo háptico Phantom Omni. Esta configuración permite a los sonógrafos capacitados realizar procedimientos de ultrasonido de forma remota a través de una conexión a internet, abordando tanto las limitaciones geográficas como ergonómicas que se enfrentan en la sonografía tradicional. Las características innovadoras clave del sistema incluyen retroalimentación de fuerza en tiempo real, asegurando que los sonógrafos puedan controlar con precisión la sonda de ultrasonido desde una ubicación remota. El sistema se mejora aún más con medidas de seguridad como la detección de sobrecarga, el monitoreo del malestar del paciente y mecanismos de parada de emergencia. Los indicadores cuantitativos del rendimiento del sistema incluyen la teleoperación exitosa a largas distancias con retrasos de tiempo, como se demostró en simulaciones. Estas simulaciones validan las metodologías de control del sistema, mostrando un rendimiento estable con retroalimentación de fuerza bajo diferentes retrasos de tiempo y distancias. Además, los modelos de precisión, cinemática y dinámica del manipulador UR5 están formulados matemáticamente para optimizar la teleoperación. Los resultados destacan la efectividad del sistema propuesto para superar los desafíos técnicos de los procedimientos de ultrasonido remotos, ofreciendo una solución viable para aplicaciones de telemedicina en el mundo real.