Catheter is a thin tube inserted into a human body for treatments in various medical procedures because of accurate access to the disease area, small amount of blood loss and patients’ fast recovery. A catheter is manipulated by a doctor watching images acquired through a camera at the tip of the endoscope or CT (computerized tomography). Medical simulations have been studied to provide novice doctors with training of catheter manipulation. Catheter haptic interface is essential in the simulation, which provides crucial information and cues.
A catheter haptic interface is proposed in this research. The designed haptic interface provides two degrees-of freedom of translational and rotation motions by the pneumatic module made of silicon rubber. The pneumatic module has cylindrical shape with a hollow space inside. The space inside of the module can be filled with air supplied by the syringe pump, and grasp the catheter traveling through the module. The syringe pump is designed with a ball screw and a motor. The catheter position is detected by rubber-coated rotary encoder and passive roller.
Experiment is conducted to identify the force and torque capacity of the haptic module. The measured force and torque have a linear relation with the pressure. The force range is 3.61N, and the error between the measured data and calibrated equation is 8.02%. The torque range is 3.494mNm, and the error between the measured data and calibrated equation is 10.79%. Assessment of the haptic module is conducted by a medical surgeon. The proposed haptic interface is expected to provide necessary haptic sensations during simulation of catheter operation.
이 논문에서는 공압 구동 방식의 카테터 햅틱 인터페이스가 연구되었다. 설계된 햅틱 인터페이스는 직선방향과 회전방향의 2 자유도이며, 실리콘 고무로 이루어져 있다. 원통형으로 설계된 공압 모듈은 안에 빈 공간이 있어서, 그 부분에 공기를 주입하면 실리콘 고무가 팽창하여 카테터 통로를 움직이는 카테터를 압박한다. 시린지 펌프는 볼스크류와 모터를 사용하여 설계되었다. 카테터의 위치측정은 고무 코팅을 한 로터리 엔코더와 패시브 롤러를 사용하였다. 설계한 공압 모듈의 힘과 토크 제공능력을 알아보기 위해 실험을 진행하였다. 힘과 토크는 제공하는 압력과 선형적인 관계가 있다. 힘 범위는 3.61N 이었고, 보간된 직선함수와 8.02%의 오차가 있었다. 토크 범위는 3.494mNm 이었고, 보간된 직선함수와 10.79%의 오차가 있었다. 소화기 내시경에서의 카테터 햅틱 인터페이스의 전문의에 의한 평가가 이루어졌다.
