[서론 논리 정리] Hybrid Robot-Assisted Frameworks for Endomicroscopy Scanning in Retinal Surgeries

https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/9069297/

Hybrid Robot-Assisted Frameworks for Endomicroscopy Scanning in Retinal Surgeries

 

[2020 IEEE TRANSACTIONS ON MEDICAL ROBOTICS AND BIONICS] Hybrid Robot-Assisted Frameworks for Endomicroscopy Scanning in Retinal Surgeries

 

[논리의 흐름 전개]
1. 눈에 대한 질명이 전세계적으로 발생중이다.
2. pCLE는 cellular-단위로 생물 조직을 이미징할 수 있는 광학 시각화 기술(optical visualization technique)이다.
3. pCLE을 사용해서 안구 내의 망막 스캔을한 사례가 몇몇 있다.
4. 7.5 mN 이하의 힘은 망막을 찢을 수 있기 때문에 non-contact 기반의 pCLE 시스템이 요구된다.
5. 선행 연구에서 눈의 각막에 in vivo 스캔을 한 사례가 있다.
6. pCLE 파이버 번들의 사이즈가 작기 때문에 pCLE는 좁은 서브 밀리미터의 FoV를 갖고 있다.
7. 안구의 지름은 대략 23.5 mm라고 했을 때, pCLE로 부터 얻는 이미지 한 장은 매우 작은 영역이다.
8. 해결책으로는 모자이킹 알고리즘을 사용하는 것이다.
9. 하지만 모자이킹 알고리즘은 feature matching과 image stitching을 위해서 일관된 향상된 질의 이미지가 요구된다.
10. 마이크로 단위의 초점을 갖는 pCLE는 이미징을 손으로 할 때, 매우 어렵고 이는 이미지의 질을 상당히 떨어뜨릴 수 있다.
11. 한 예로 비접촉 pCLE 시스템은 최적의 초점 거리는 대략 700 um, 초점 범위는 200 um이다.
12. 사람의 손 떨림은 수백 um 이기 때문에 pCLE 프로브를 일관된 상태로 유지하는 것은 거의 불가능한 일이다.
13. 게다가 환자가 움직이기 때문에 사람의 손만으로 스캔하는 것은 더 어려울 것이다.
14. 이러한 어려움은 robot-assisted manipulation의 요구를 강조한다.
15. 하지만 대부분의 로봇 시스템은 안구에 쓰이기에 부적합하다.
16. 선행 연구 중 Handheld 디바이스에 경우 안구 내의 한정된 공간에서 정교한 망막 조직을 스캔하는 것에 부적합하다.
17. 선행 연구 중 tracker 센서를 사용해서 비접촉 기반의 pCLE 시스템이 있는데, 이 시스템은 flat surface라고 가정했기 때문에 안구 내 스캔에는 부적합하다.
18. 따라서 실시간 pCLE 망막 스캐닝을 위한 본 논문에서는 semi-autonomous hybrid 접근법을 제안한다.