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2025 article

Respiratory Motion-Robust Robotic Ultrasound Acquisitions via Vision-Haptic Fusion Control and 3-D Compensation

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1Pays d’affiliation déclarés

Rattachement africain : cn. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Robotic three-dimensional (3D) ultrasound (US) has demonstrated potential for reliable organ volume acquisition. However, respiratory motion during scanning critically reduces volume measurements accuracy, presenting a clinical limitation that affects not only cardiovascular but also all abdominal and spinal US diagnoses. To address this, we develop a robotic system integrating vision-based motion monitoring and interaction control for respiratory motion-robust US acquisition. The motion monitoring module constructs a self-calibrating predictive model that dynamically estimates respiratory motion and predicts the desired contact position. We further propose a vision-haptic fusion motion control framework that integrates predicted position feedback into the force-sensing admittance controller, equipping it with model-predictive capabilities. Afterward, to ensure accurate volume measurements, a compensation framework is presented to reduce respiratory motion-induced distortions by reconstructing in a relatively static frame and refining results using anatomical priors. Finally, the whole system was validated using a vessel phantom mounted on a six-axis platform simulating respiratory motion. Experimental results demonstrate that the robotic system ensures interaction stability (0.295 N force tracking accuracy) for US acquisition. The compensation framework significantly improve volume measurements accuracy, achieving a mean spatial distortion of 0.48 mm. These improvements highlight the robotic system’s capacity for stable US acquisition and accurate volume measurements across US diagnoses, which are crucial for diagnoses affected by respiratory motion.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Respiratory Motion-Robust Robotic Ultrasound Acquisitions via Vision-Haptic Fusion Control and 3-D Compensation
Date Crossref
01/01/2025
Éditeur
Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Où se fait cette recherche

  • Chinese Academy of Sciences pays non établi dans la notice
    Organisme public
  • Institute of Automation pays non établi dans la notice
    Structure de recherche
  • Chinese University of Hong Kong pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • State Key Laboratory of Multimodal Artificial Intelligence Systems pays non établi dans la notice
    Structure de recherche
  • Hong Kong Institute of Science and Innovation Centre for Artificial Intelligence and Robotics pays non établi dans la notice
    Structure de recherche

Chinese Academy of Sciences, Institute of Automation et Chinese University of Hong Kong, avec 2 autres affiliations.

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

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