Corindus平台使第一个人类远程机器人冠状动脉介入性治疗
挑战
开发一个远程机器人平台,使医生能够远程执行PCI过程
解决方案
使用基于模型的设计与MATLAB仿真软件来模拟机器人和控制系统,实现实时的原型金宝app,为生产系统生成代码
结果
- 世界上第一个人类,远程机器人PCI
- 开发时间减半
- 工程努力减少了80%
“基于模型的设计是至关重要的,我们的创新能力,因为它让我们开发新的功能和快速部署它们。我们可以快速构建原型,证明满足要求,然后完美的为我们进入产品开发阶段”。
Doug Teany Corindus首席运营官
从介入医生开车CorPath GRX驾驶舱。图片来源:Corindus
对患有急性心脏病发作或中风,迅速进入医生能够执行必要的干预是至关重要的。不幸的是,并不是所有的医院医生训练进行经皮冠状动脉介入(PCI)或神经与血管的干预(NVI)程序。
Corindus已经开发和部署一个机器人平台,使医生对病人执行PCI和潜在NVI程序位于数百到数千英里之外。最近用于执行第一个人类,远程机器人PCI。公司的平台是一个扩展的CorPath®GRX系统,开发以减少医生辐射通过允许医生从屏蔽操作工作站在导管实验室为病人提供机器人精度。Corindus与MATLAB基于模型的设计使用®和仿真软金宝app件®创建CorPath GRX和添加支持实时视频和控制数据的传输。金宝app
“CorPath平台使医生能够做点什么,他们通常不能做,这是在同一时间出现在两个地方,“每伯格曼说,研究和开发的副总裁Corindus。“基于模型的设计使我们通过仿真验证平台的设计,减少开发迭代,并迅速为世界上第一个远程机器人开发一个概念验证系统PCI。”
挑战
原始CorPath GRX系统,Corindus团队想要加快发展通过仿真验证他们的机器人控制设计之前的硬件。他们也想通过实时仿真和测试验证设计,嵌入式单片机上实现它。
添加远程功能CorPath GRX,团队需要发送视频数据透视和血流动力学的医生从病人的位置实时和操纵杆和其他控制数据发送。确保病人安全,数据必须具有高可靠性和低延迟传输。
解决方案
Corindus使用基于模型的设计与MATLAB和Simulink开发CorPath GRX平台远金宝app程机器人控制软件和实时通信能力干预措施。
Corindus工程师第一代CorPath 200系统建模仿真软件。金宝app为第二代CorPath GRX,工程师设计的建模和模拟的新元素,包括无刷马达,旋转和移动关节引导导管子系统,和相应的控制器。
通过闭环仿真验证控制器的设计之后,团队创建了一个原型在活的有机体内检测和快速控制原型,使用仿真软件编码器™和仿真软件实时™从模型中生成一个实时的应用程序和运金宝app行在Speedgoat实时电脑界面上的与实际机械设备。
生产版本的CorPath GRX,他们生成的C代码TI的短笛™单片机嵌入式程序员使用®。除了验证该代码通过测试目标,团队执行代码覆盖率分析与仿真软件覆盖™和静态代码分析Polyspace错误发现者™。金宝app他们包括这些分析的结果提交给FDA批准。
远程机器人功能合并到CorPath平台,他们建立了一个通信链路发送视频数据和控制命令的远程和本地站点之间通过两个Speedgoat目标计算机仿真软件实时运行。金宝app
在本地(患者端)Speedgoat系统,他们拍摄高清血液动力学和透视与图像采集视频数据通过USB接口工具箱™和使用接口将命令发送到GRX机器人。
远程(physician-side) Speedgoat系统接收视频数据,并提出了医生。该团队使用计算机视觉工具箱™规模图像显示和插入文本显示当前网络延迟和帧每秒显示的速度。远程端,他们还开发了一个触摸屏控制应用程序和部署它作为一个独立的应用程序使用MATLAB编译器™。
团队实现Speedgoat目标与IEEE计算机之间的时钟同步®1588™精确时间协议(PTP)街区实时仿真软件。金宝app
测试远程机器人功能,介入心脏病学家瑞安博士茜草属执行程序在血管内训练模拟器位于10英里远。在这些测试中,团队评估了网络延时对可用性的影响通过注入网络延迟从毫秒到秒进入系统。这些基于模拟器的测试是紧随其后在活的有机体内动物测试。
第一个人类远距离telerobotic-assisted时由光辉Patel博士,他完成了5个成功过程在两天患者位于32公里的顶点心脏研究所的艾哈迈达巴德,印度。
Corindus工程师现在追求FDA批准使用CorPath神经与血管的过程。他们也使用基于模型的设计过渡理论水平设置用于生产系统的前五个程序广泛的临床使用。
结果
- 世界上第一个人类,远程机器人PCI。“基于模型的设计使我们能够确保第一个时CorPath平台进行远程攻击都是安全的和成功的,”尼古拉斯说Kottenstette, Corindus研发研究员。“我们能够模拟整个系统,并验证我们的算法在部署前将满足需求实时的目标。当我们在模拟系统的工作原理,我们有信心将工作部署。”
- 开发时间减半。”基于模型的设计使我们的产品开发团队开发和演示远程机器人功能在短短四个月,降低成本和开发时间,”伯格曼说。“我们已经至少两倍的时间与传统的手工编码方法。”
- 工程努力减少了80%。“实时仿真软金宝app件,仿真软件,Speedgoat硬件,我们开发和部署实时控制算法在几周内只有三个全职工程师,“Kottenstette说。“我们需要5倍的资源来实现同样的结果没有基于模型的设计。”
