211service.com
MRI-compatibele robots
Ingenieurs bij Johns Hopkins University hebben een nieuwe motor ontworpen die compatibel is met magnetische resonantiebeeldvorming (MRI), zodat deze een beeldgeleide robot kan aandrijven voor medische toepassingen, zoals kankerbiopten en therapieën. De MRI-compatibele motor maakt het voor artsen mogelijk om op afstand procedures in de scanner uit te voeren, waarbij de MRI de robot gebruikt.
MRI-veilige robot Dit medische robotapparaat, ontworpen om chirurgen op afstand toegang te geven tot de prostaatklier, is gemaakt van keramiek, rubber en plastic en kan dus veilig in een MRI-scanner worden gebruikt. Het wordt aangedreven door een nieuw type motor en geleid door de magnetische resonantiebeelden. Testen hebben aangetoond dat de naald binnen één millimeter van een in de afbeelding geselecteerd doelwit kan worden geplaatst, wat resulteert in nauwkeuriger kankerbiopten.
De echte nieuwigheid van wat ze hebben gedaan, is de compatibiliteit met omgevingen met een hoog magnetisch veld, zoals de MRI, zegt David Trumper , een professor in de techniek aan het MIT.
Wanneer artsen kankerbiopten uitvoeren op organen zoals de prostaat, worden ze gewoonlijk geleid door ultrasone scanners. Maar met dergelijke beeldvormende methoden kan bijvoorbeeld alleen de uitwendige vorm van de prostaat worden afgebeeld. Daarom kiezen artsen blindelings monsters om te testen, met het risico dat ze een echte tumor missen. Chirurgie geleid door een MRI en een op afstand bestuurbare robot zou veel nauwkeuriger zijn omdat de robotnaald direct kan worden uitgelijnd met de tumor zoals gezien door de MRI. Maar tot nu toe was er geen apparaat dat in de kleine tunnel van de scanner kon werken zonder de beelden te vervormen, die afhankelijk zijn van een sterke magneet en elektrische stromen.
De Johns Hopkins-robot, gebouwd met conventionele technieken, is ontworpen om transperineale naaldtoegang tot de prostaat mogelijk te maken onder directe MRI-begeleiding. Essentieel om binnen een millimeter – een noodzakelijk niveau van precisie – van de beoogde tumor te komen, is een nieuwe motor die speciaal voor deze toepassing is ontwikkeld. De motor zorgt voor een regelbare pneumatische aandrijving, zodat het robotapparaat gestaag en langzaam naast de patiënt in de MRI-scanner kan bewegen, zegt Dan Stoianovici , een universitair hoofddocent urologie en werktuigbouwkunde aan de Johns Hopkins en de directeur van de Urologie Robotica-programma , waar de robot is ontwikkeld.
De ingenieurs creëerden een nieuw type pneumatische stappenmotor . Het is gebaseerd op het idee dat de end-to-end beweging van een zuiger in zijn cilinder altijd exact is en heel gemakkelijk te bereiken is door de cilinder onder druk te zetten. Een pneumatische stappenmotor is geen geheel nieuw concept; eerdere versies waren gebaseerd op hydraulisch en thermisch vermogen, maar ze misten mechanische efficiëntie.
De motor die is ontworpen door de Johns Hopkins-ingenieurs heeft drie cilinders die zijn verbonden met een reeks tandwielen die een roterende beweging bereiken door gelijkmatig onder druk te worden gezet door de luchtstroom. Het team van ingenieurs gebruikte zes stappenmotoren om de MRI-compatibele robot aan te drijven, MrBot , die ze hebben gebouwd om chirurgen op afstand toegang te geven tot de prostaatklier. Het robotapparaat is verbonden met de magnetische-resonantie-imager, zodat wanneer een beeld wordt gemaakt, het via de netwerkverbinding in kaart kan worden gebracht door middel van de robotcontroller. De robotcontroller is dan in de positie om lucht naar de robot te sturen om deze in beweging te krijgen.
De motor heeft een laag vermogen en een laag toerental, maar voor de toepassing lijkt het redelijk goed doordacht, zegt Trumper. Het is een cool ontwerp.
De robot is een opmerkelijke prestatie, zegt Ron Rodriguez , universitair hoofddocent urologie, medische oncologie en cellulaire en moleculaire geneeskunde bij Johns Hopkins Medical Institutions. Het zal snellere en nauwkeurigere methoden voor kankertherapie mogelijk maken, zoals plaatsing van straling, legt Rodriguez uit.
De volgende stap voor de ingenieurs is het testen van het robotapparaat in klinische proeven. Als die tests goed verlopen, gaan de onderzoekers kijken naar de ontwikkeling van aanvullende MRI-compatibele robots voor andere medische procedures.