Corindus平台首次实现人体远程机器人冠状动脉介入治疗

对于最初的CorPath GRX系统，Corindus团队希望在开发硬件之前通过仿真验证他们的机器人控制设计来加速开发。他们还希望通过实时仿真和测试来验证设计，并在嵌入式微控制器上实现它。

为了给CorPath GRX增加远程功能，该团队需要将患者所在位置的透视和血流动力学视频数据实时发送给医生，并将操纵杆和其他控制数据发回。为了确保患者的安全，数据传输必须具有高可靠性和低延迟。

Corindus使用基于模型的设计与MATLAB和Simulink开发CorPath GRX平台控金宝app制软件和远程机器人干预的实时通信能力。

Corindus的工程师在Simulink中模拟了第一代CorPath 200系统。金宝app对于第二代CorPath GRX，工程师建模和模拟了设计的新元素，包括无刷电机，导向导管子系统的旋转和移动关节，以及相应的控制器。

在通过闭环仿真验证控制器设计后，该团队创建了一个原型在活的有机体内测试和快速控制原型，使用Simulink Coder™和Simulink Real-Tim金宝appe™从模型生成一个实时应用程序，并在与实际机器人设备接口的Speedgoat实时PC上运行它。

对于CorPath GRX的生产版本，他们使用嵌入式编码器为TI的Piccolo™微控制器生成C代码^®．除了通过目标上的测试来验证这些代码之外，团队还使用Simulink coverage™执行代码覆盖率分析，并使用Polyspace Bug Finder™执行静态代码分析。金宝app他们将这些分析结果包含在提交FDA审批的文件中。

为了将远程机器人功能整合到CorPath平台中，他们建立了一个通信链路，通过两台运行Simulink Real-Time的Speedgoat目标计算机在远程和本地站点之间发送视频数据和控制命令。金宝app

在本地(患者侧)Speedgoat系统中，他们通过带有图像采集工具箱™的USB接口捕获HD血流动力学和透视视频数据，并使用CAN接口向GRX机器人发送命令。

远程(医生侧)Speedgoat系统接收视频数据并将其呈现给医生。该团队使用计算机视觉工具箱™缩放显示中的图像，并插入表明当前网络延迟和显示帧每秒速率的文本。对于远程端，他们还开发了一个触摸屏控制应用程序，并使用MATLAB Compiler™将其部署为一个独立应用程序。

该团队利用IEEE实现了Speedgoat目标计算机之间的时钟同步^®1588™精确时间协议(PTP)块从Simulink实时。金宝app

为了测试远程机器人的能力，介入心脏病专家Ryan Madder博士在10英里外的一个血管内训练模拟器上进行了操作。在这些测试中，团队通过向系统中注入从毫秒到几秒不等的网络延迟来评估网络延迟对可用性的影响。这些基于模拟器的测试之后是在活的有机体内动物测试。

Tejas Patel博士完成了第一次人体远程遥控机器人辅助pci手术，他在两天内成功完成了5例手术，患者位于32公里外的印度艾哈迈达巴德Apex心脏研究所。

Corindus的工程师目前正在寻求FDA的许可，以便将CorPath用于神经血管程序。他们还使用基于模型的设计，将前5个程序中使用的原理证明设置转换为广泛临床使用的生产系统。

• 世界上第一个人类远程机器人PCI完成。Corindus的研发人员Nicholas Kottenstette说:“基于模型的设计使我们能够确保第一个使用CorPath平台远程执行的pci既安全又成功。”“在部署到实时目标之前，我们能够模拟整个系统，并验证我们的算法能够满足要求。当我们的系统在模拟中工作时，我们有信心它将在部署中工作。”
• 开发时间减半。”基于模型的设计使我们的小型产品开发团队能够在短短4个月内开发和演示远程机器人的能力，减少了成本和开发时间，”Bergman说。“如果采用传统的手工编码方法，我们至少要花两倍的时间。”
• 减少了80%的工程工作量。Kotten金宝appstette表示:“使用Simulink、Simulink Real-Time和Speedgoat硬件，我们在3名全职工程师的帮助下，在短短几周内开发并部署了实时控制算法。“如果没有基于模型的设计，我们将需要5倍的资源来实现相同的结果。”