符合规范的机械针头引导系统，采用智能手机磁力追踪技术

《IEEE Transactions on Medical Robotics and Bionics》：Compliant Mechanism Needle Guidance With Smartphone Magnetic Tracking

精准穿刺是介入放射学中确保安全和疗效的关键，传统图像引导技术依赖医生手动操作和视觉追踪，存在效率低、精度依赖经验的问题。本研究设计了一种结合合规机械结构和磁追踪系统的智能手机辅助装置，通过固定皮肤穿刺点减少组织损伤，实验表明其水平方向跟踪误差平均0.96°（标准差1.09°），垂直方向0.89°（标准差0.86°），RCM点分布范围水平0.52-3.48mm，垂直0.53-2.19mm。

　　

摘要：

精确的针头定位对于确保针刺介入手术的安全性和有效性至关重要。传统上，介入放射科医生使用图像引导技术进行癌症活检，通过图像来辅助引导和追踪针头的位置。这些操作通常需要手工完成，要求操作者具备高水平的运动-视觉协调能力，以便根据医学图像准确确定针头的位置。因此，活检过程耗时较长，其准确性很大程度上取决于操作者的经验。在这项研究中，我们设计了一种基于柔性机制的磁追踪装置，并将其与智能手机结合使用，以解决现有图像引导针头定位系统的不足。智能手机因其无处不在而具有足够的处理能力用于数据分析，与永磁体基础的磁追踪系统配合良好，并且在运行过程中不需要外部电源。在操作过程中，该装置被放置在患者的腹部。柔性机制能够固定针头，使得针头的运动中心（RCM）位于患者皮肤表面。这种设计确保了皮肤进入点的稳定性，减少了因针头意外移动而导致的组织撕裂风险。本文介绍了柔性机制的工作原理以及磁追踪的数学模型。实验结果显示，该装置的平均角度追踪误差分别为0.96°（左右方向）和0.89°（头脚方向），标准差分别为1.09°和0.86°。RCM点的分布范围为：左右方向0.52×3 .48毫米，头脚方向0.53×2 .19毫米。