Controle em malha fechada para guiagem de agulhas flexíveis a partir de imagens de câmera

Trabalho de conclusão de curso (graduação)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Curso de Graduação em Engenharia de Controle e Automação, 2016.Este trabalho é continuação de um projeto já realizado de inserções de agulhas flexíveis em procedimentos cirúrgicos minimamente invasivos por GERALDES, A.A. (2015), Dispositivo robótico para guiagem de agulhas flexíveis em procedimentos minimamente invasivos. O objetivo principal do trabalho é realizar a realimentação de um dispositivo de inserção de agulhas flexíveis a partir do uso de imagens por câmera. Visto que o dispositivo utilizado já havia sido montado, deliberou-se, como objetivo secundário, realizar melhorias mecânicas no dispositivo original, a fim de corrigir os problemas encontrados e que já eram previstos desde o início. O desenvolvimento do projeto compreendeu a correção de falhas de código; a verificação de erros e falhas mecânicas; e a implementação de uma realimentação de modo a corrigir a trajetória da agulha utilizando dois métodos de guiagem distintos. Apesar de muitas dificuldades terem sido encontradas durante o trabalho - principalmente devido à falta de um sensor magnético que nos auxiliasse a obter resultados mais confiáveis -, os resultados observados permitiram concluir que o fechamento da malha trouxe melhor as em sua trajetória, permitindo o alcance de um alvo com um erro pequeno. Acredita-se também ser possível alcançar um menor erro e diminuir as aleatoriedades dos resultados com a correção dos problemas mecânicos.This work is continuation and extension of a previous project on the insertion of flexible needles for minimally invasive surgery procedures. The main goal of this project was to add a feedback loop on a device for needle insertion by using images obtained from a camera. Seeing that the insertion device was already mounted, it was introduced, as a secondary goal, the idea of making updates on its mechanical structure, therefore aiming to correct already predicted problems. The development of this project incorporated code corrections, error and mechanical failure detection and the implementation of a feedback loop that used two different methods for the course correction of the needle. Although many difficulties have been found throughout the project – mainly due to the lack of a magnetic sensor that would ensure more reliance on the obtained results – what was observed allowed the conclusion that a closed loop system indeed brings improvements to the path of the needle, allowing it to reach its target with a small error. It is also believed that its possible to obtain even lower error and randomness by correcting the mechanic problems

On the use of discrete steps in robot-aided flexible needle insertion

Needle steering devices present great potential for improving the safety and accuracy of medical interventions with percutaneous access. Despite significant advances in the field, needle steerability remains an issue to be solved by the scientific community. In this paper, we propose the use of discrete steps in flexible needle insertion, inspired by the manual procedure performed by physicians. Conceptually, the method relies in alternating between two motions: grasp-push and release-retreat. For experimental evaluation, a modified gripper is used along with a 6DOF robotic manipulator to control needle insertion velocity, rotation and grasping. Preliminary results indicate that the use of discrete steps minimizes some negative effects, such as slippage and needle buckling, observed on alternative methods, while preserving their functional advantages.</p