211service.com
MRI-kompatibla robotar
Ingenjörer vid Johns Hopkins University har designat en ny motor för att vara kompatibel med magnetisk resonanstomografi (MRI) så att den kan driva en bildstyrd robot för medicinska tillämpningar, såsom cancerbiopsier och terapier. Den MRT-kompatibla motorn gör det möjligt för läkare att på distans utföra procedurer i skannern, med hjälp av MRI för att styra roboten.
MRI-säker robot Denna robotmedicinska anordning, designad för att ge kirurger fjärråtkomst till prostatakörteln, är gjord av keramik, gummi och plast, så den är säker att använda inuti en MRI-skanner. Den drivs av en ny typ av motor och styrs av magnetiska resonansbilder. Tester har visat att nålen kan placeras inom en millimeter från ett mål som valts i bilden, vilket resulterar i mer exakta cancerbiopsier.
Den verkliga nyheten i vad de har gjort är kompatibiliteten med högmagnetiska fältmiljöer som MRI, säger David Trumper , professor i teknik vid MIT.
När läkare utför cancerbiopsier på organ som prostatakörteln, styrs de vanligtvis av ultraljudsskannrar. Men sådana avbildningsmetoder kan bara avbilda, till exempel, den yttre formen av prostatan. Därför plockar läkare blint prover för att testa, och riskerar att missa en verklig tumör. Kirurgi styrd av en MRT och en fjärrstyrd robot skulle vara mycket mer exakt eftersom robotnålen kunde riktas in direkt med tumören som ses av MRI. Men hittills har det inte funnits någon enhet som kan fungera inuti skannerns lilla tunnel utan att förvränga bilderna, som är beroende av en stark magnet och elektriska strömmar.
Johns Hopkins-roboten, byggd med konventionella tekniker, designades för att möjliggöra transperineal nålåtkomst till prostatan under direkt MRT-vägledning. Viktigt för att komma inom en millimeter – en nödvändig precisionsnivå – av den riktade tumören är en ny motor speciellt utvecklad för denna applikation. Motorn ger kontrollerbar pneumatisk aktivering så att robotenheten kan stadigt och långsamt röra sig bredvid patienten i MRI-skannern, säger Dan Stoianovici , en docent i urologi och maskinteknik vid Johns Hopkins och chef för Urologi Robotics program , där roboten utvecklades.
Ingenjörerna skapade en ny typ av pneumatisk stegmotor . Den är baserad på idén att en kolvs rörelse från ände till ände i cylindern alltid är exakt och är mycket lätt att uppnå genom att trycksätta cylindern. En pneumatisk stegmotor är inte ett helt nytt koncept; Tidigare versioner var baserade på hydraulisk och termisk kraft, men de saknade mekanisk effektivitet.
Motorn designad av Johns Hopkins ingenjörer har tre cylindrar kopplade till en serie växlar som uppnår roterande rörelse genom att trycksättas lika mycket av luftflödet. Teamet av ingenjörer använde sexstegsmotorer för att driva den MRI-kompatibla roboten, MrBot , som de byggde för att ge kirurger fjärråtkomst till prostatakörteln. Robotenheten är sammankopplad med magnetresonansbildaren så att när en bild tas kan den kartläggas via nätverksanslutningen med hjälp av robotstyrenheten. Robotstyrenheten är då i position för att börja skicka luft till roboten för att få den i rörelse.
Motorn har låg effekt och låg hastighet, men för applikationen verkar den ganska väl genomtänkt, säger Trumper. Det är en cool design.
Roboten är en anmärkningsvärd prestation, säger Ron Rodriguez , docent i urologi, medicinsk onkologi och cellulär och molekylär medicin vid Johns Hopkins Medical Institutions. Det kommer att möjliggöra snabbare och mer exakta cancerterapimetoder, såsom strålningsplacering, förklarar Rodriguez.
Nästa steg för ingenjörerna är att testa robotenheten i kliniska prövningar. Om dessa tester går bra kommer forskarna att undersöka utvecklingen av ytterligare MRI-kompatibla robotar för andra medicinska procedurer.