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在癌症诊疗中,MR 引导下的穿刺介入有诸多优势,但闭孔 MRI 环境的人体工程学限制阻碍其普及。研究人员开展了低剖面、可穿戴式 MR 引导机器人的研究。实验显示该机器人定位精准,兼容性良好,有望推动相关诊疗技术发展。
目的:微创穿刺介入常用于癌症诊断和治疗,像活检、近距离放射治疗(brachytherapy)和微波消融等。尽管磁共振引导下的穿刺定位(MR-guided needle placement)有高分辨率靶点可视化和精确设备追踪等优点,但闭孔磁共振成像(MRI)环境的人体工程学限制,使得患者在进行穿刺操作时需频繁进出设备,这影响了其广泛应用。本文介绍了一种低剖面、可穿戴式、磁共振引导的机器人,旨在通过优化操作流程,实现在磁共振扫描仪内精准穿刺,解决上述限制。
方法:该机器人采用压电线性驱动器(piezoelectric linear actuators)和堆叠式笛卡尔 XY 平台,精确控制导针器的位置和方向。研究人员开发了运动学模型和控制框架,以实现精准靶向。此外,还制定了肝脏介入的临床操作流程,展示机器人重复现有操作的能力。该系统在实验台环境和 3T 磁共振扫描仪中进行了验证,以量化系统性能。
结果:在自由空间进行的实验验证显示,其定位精度为 2.38±0.94 毫米,方向误差为 1.40±2.89°。在磁共振检查室进行的额外测试,以确认磁共振兼容性(MR-conditionality)和磁共振引导的体模穿刺定位,结果显示定位误差为 2.01±0.77 毫米,方向误差为 1.57±1.31° 。
结论:该机器人与各类患者和不同孔径的磁共振设备兼容性良好,且保持了临床所需的精度。未来研究将聚焦于在动态肝脏环境中的验证。