MR条件下的机器人心脏介入治疗：在患者特定模型中的设计与验证

《IEEE Transactions on Medical Robotics and Bionics》：MR-Conditional Robotic Cardiac Intervention: Design and Validation in Patient-Specific Phantoms

手动MRI下心导管插入存在空间限制和操作风险，本研究提出一种具备2自由度、超声压电马达驱动的紧凑型MR兼容机器人系统（11×8×18cm），实现右心导管插入（MR-RHC），支持无限连续旋转与平移，并通过7种患者特异性 phantom 验证100%远程干预成功率。

　　

摘要：

在磁共振成像（MRI）引导下，临床医生手动进行导管插入术已成为治疗肺水肿和心力衰竭等心血管疾病的常用方法。然而，MRI扫描孔的空间有限，给临床医生操作带来了困难，且长时间的操作可能导致背部受伤。为实施MRI引导的机器人辅助导管插入术，本文提出了一种用于右心导管插入术的MR条件性机器人系统（MR-RHC）。我们的机器人操纵器具有2个自由度（DoF），由超声压电电机驱动。其高度紧凑的设计（尺寸为11厘米×8厘米×18厘米）使其能够被放置在MRI扫描孔内，靠近患者的股静脉开口处。本文的贡献在于开发了一种能够实现Swan-Ganz导管所需动作的MR条件性机器人系统，包括（同时进行的）无限连续旋转和平移——即导管可以不受电缆缠绕或执行器运动限制地进行无限制的旋转和平移。该机器人系统的MR条件性已在临床MRI环境中得到验证。此外，该系统在力和扭矩性能方面也经过了测试，并在7个患者专用模型中实现了100%的远程干预成功率。最后，本文报道了在控制室与MRI扫描仪之间的水填充模型中，通过MRI引导的机器人操作导管进行介入治疗的过程。