Corindus平台首次实现人体内远程机器人冠状动脉介入治疗

对于最初的CorPath GRX系统，Corindus团队希望在投入硬件之前通过仿真验证他们的机器人控制设计来加快开发。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。

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。为确保患者安全，数据传输必须具有高可靠性和低延迟。

Corindus采用基于模型的设计，结合MATLAB和Simulink开发了CorPath GRX万博1manbetx平台控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中对第一代CorPath 200系统进行了建模。万博1manbetx对于第二代CorPath GRX，工程师们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棱柱关节，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万博1manbetxe™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™微控制器生成了C代码^®．除了通过对目标的测试来验证此代码之外，团队还使用Simulink coverage™执行代码覆盖分析，并使用Polyspace Bug Finder™执行静态代码分析。万博1manbetx他们将这些分析结果包括在向FDA提交的文件中。

为了将远程机器人的功能整合到CorPath平台中，他们建立了一个通信连接，通过运行Simulink Real-Time的两台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。万博1manbetx

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接口捕获高清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™在显示器中缩放图像，并插入指示当前网络延迟和每秒帧率的文本。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™将其作为独立应用程序部署。

该团队利用IEEE实现了Speedgoat目标计算机之间的时钟同步^®来自Simulink Real-Time的1588™Precision Time Protoco万博1manbetxl (PTP)块。

为了测试远程机器人的能力，介入心脏病学家Ryan Madder博士在10英里外的一个血管内训练模拟器上进行了手术。在这些测试中，该团队通过向系统注入从毫秒到整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在活的有机体内动物测试。

在印度艾哈迈达巴德(Ahmedabad)的心梗研究所(Apex Heart Institute)， Tejas Patel博士在两天的时间里为32公里外的患者完成了5次成功的人体远程遥控机器人辅助pci手术。

Corindus的工程师目前正在寻求FDA批准CorPath用于神经血管手术。他们还在使用基于模型的设计，将前五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手术成功。“基于模型的设计使我们能够确保第一批使用CorPath平台远程执行的pc既安全又成功，”Corindus研发人员Nicholas Kottenstette说。“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，降低了成本和开发时间。”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。”
• 工程工作量减少了80%。Kotten万博1manbetxstette说:“通过Simulink、Simulink Real-Time和Speedgoat硬件，我们只用了三名全职工程师，就在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，我们需要五倍的资源才能达到同样的效果。”