Autonomous robotic surgery has seen significant progression over the last decade with the aims of reducing surgeon fatigue, improving procedural consistency, and perhaps one day take over surgery itself. However, automation has not been applied to the critical surgical task of controlling tissue and blood vessel bleeding--known as hemostasis. The task of hemostasis covers a spectrum of bleeding sources and a range of blood velocity, trajectory, and volume. In an extreme case, an un-controlled blood vessel fills the surgical field with flowing blood. In this work, we present the first, automated solution for hemostasis through development of a novel probabilistic blood flow detection algorithm and a trajectory generation technique that guides autonomous suction tools towards pooling blood. The blood flow detection algorithm is tested in both simulated scenes and in a real-life trauma scenario involving a hemorrhage that occurred during thyroidectomy. The complete solution is tested in a physical lab setting with the da Vinci Research Kit (dVRK) and a simulated surgical cavity for blood to flow through. The results show that our automated solution has accurate detection, a fast reaction time, and effective removal of the flowing blood. Therefore, the proposed methods are powerful tools to clearing the surgical field which can be followed by either a surgeon or future robotic automation developments to close the vessel rupture.


翻译:过去十年来,自主机器人手术有了显著进展,目的是减少外科疲劳,改善程序的一致性,或许有一天可以自行进行手术;然而,自动化尚未应用于控制组织和血管出血的至关重要的手术任务,这种手术任务被称为血色绿洲; heposasis的任务涉及出血源的频谱和血液速度、轨迹和体积。在极端的情况下,一个不受控制的血管容器填满了外科手术外科血液。在这项工作中,我们通过开发一种新的概率性血液流动检测算法和轨迹生成技术来引导自动抽吸工具集中血液,为最有害动物提供了第一个自动化解决方案。血液流动检测算法在模拟场和真实生活中都进行了测试,涉及在甲状腺切除期间发生的出血的外出血现象。完全的解决方案是在一个物理实验室中测试的血液流出。在这个实验室中,用达芬奇研究基(dVRK)和一个模拟的外科血液流动腔流。结果显示,我们的自动解决方案有准确的检测方法,快速反应时间,并且可以有效地清除流动的手术工具。因此,通过一个更精确的外科手术工具来清理。

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