mri兼容机器人的试验开始，旨在提高前列腺活检的准确性
波士顿布里格姆妇女医院(Brigham and Women’s Hospital)目前正在测试一种可以在核磁共振扫描仪内操作的新型机器人系统，该系统是生物医学研究合作项目的一部分，目的是确定机器人与实时核磁共振图像相结合，是否可以使bob88体育平台登录前列腺癌活检更快、更准确、更便宜，并减少患者的不适。这种新型系统也有可能更精确地提供前列腺癌治疗。
由伍斯特理工学院(WPI)的机器人工程师团队与约翰霍普金斯大学、布里格姆妇女医院(BWH)和Acoustic MedSystems Inc.的同事合作开发机器人系统正在BWH先进多模态图像引导操作套件(AMIGO)中使用。
“前列腺癌是最后一种仍然通过盲针活检诊断的癌症，所以我们正在努力用图像引导技术来改变这种情况，”哈佛医学院放射学教授、布莱根妇女医院放射学研究主席、该研究项目的首席研究员克莱尔·m·坦帕尼(Clare M. Tempany)医学博士说。“我们团队的最终目标是开发能够扩展医生治疗患者能力的技术。”
机器人系统的“首次人体”测试也是WPI机械工程和机器人工程副教授、WPI自动化和介入医学(AIM)机器人研究实验室主任格雷戈里·费舍尔(Gregory Fischer)六年多研究和开发的高潮。费舍尔与约翰霍普金斯大学计算传感与机器人实验室(LCSR)的尤利安·约达奇塔(Iordachita)及其同事一起，率先开发了紧凑、高精度的手术机器人，这种机器人被明确设计为在核磁共振扫描仪孔洞内的环境中工作，以及操作机器人所需的电子控制系统和软件，这些机器人具有手术室技术所要求的安全性、可靠性和易用性。
“机器人让医生在活检针的位置上有更多的选择，”费舍尔说。“这项技术应该可以提供更高的精度，第一次尝试命中目标的几率应该更高。预期的结果是更少的针头放置，更高的灵敏度，更快的程序，更少的重复活检的需要，更低的总成本，并减少患者的不适感。”
目前在美国，大多数前列腺活检都是与超声成像结合进行的。虽然超声波扫描可以定位前列腺，但成像方式不能确定潜在的癌症可能在哪里。因此，活检是随机进行的，反复插入针，试图从癌变组织中取出样本。这些程序灵敏度低，可能产生误导性的结果。事实上，仅在超声引导下进行初步活检时，大约35%的严重肿瘤可能会漏诊。由于错误率高，当患者的症状持续存在且肿瘤继续生长时，他们经常需要再次进行活检。
另一方面，MRI可以产生详细的前列腺解剖和组织特征图像，并检测出潜在的癌变。出于这个原因，人们对开发单独使用MRI实时图像或与超声结合使用的方法来指导针的插入有很大的兴趣前列腺活检．坦帕尼博士指出，如果机器人技术最终被证明是有效的，它可以很容易地应用于直接治疗前列腺内的肿瘤。
在布里格姆妇女医院(Brigham and Women's)的一个项目中，没有这种新型机器人，医生们在进行活组织检查时使用塑料网格来帮助定位活检针．他们首先使用多模态核磁共振扫描来生成一个计划，显示针应该插入的位置，然后在核磁共振扫描仪中，医生将针穿过网格中最合适的引导孔。定期进行额外的扫描，以验证针的路径，并在需要时进行调整。
WPI/JHU的MRI兼容机器人并没有将针的位置限制在网格提供的选择范围内，而是操纵扫描仪孔内的针导向，以帮助医生将针放置在由MRI生成的实时图像所指示的最佳位置。
为了开发可以在核磁共振扫描仪内工作的机器人，费舍尔和他的团队必须克服几个重大的技术挑战。最重要的是，由于扫描仪包括一个强大的磁铁，机器人，包括它所有的传感器和执行器，必须由有色金属材料制成。该机器人用于前列腺癌试验主要由塑料部件组成，并使用陶瓷压电电机。此外，wpi开发的低噪声定制控制系统和良好屏蔽的线路有助于防止可能破坏MRI图像的电信号发射。机器人还必须足够小，以适应核磁共振钻孔的狭窄范围，并仍然为患者和临床医生的手留出空间。费舍尔说:“最重要的是，我们必须开发用于控制机器人的通信协议和软件接口，并将其与更高级别的成像和规划系统连接起来。”“这就构成了一个庞大的系统集成项目。”
费舍尔说，创建一个可用于临床实践的系统增加了另一层复杂性。首先，机器人必须易于非技术手术团队消毒，设置和放置在扫描仪中。“它需要易于使用和万无一失，”他说。“它需要多次硬件和软件迭代才能达到这一点。”
此外，该系统包括高度强制的工作流程，以确保程序以正确的顺序执行，每次使用系统时都以相同的方式执行。该系统还具有强大的错误检测功能，可以在电缆断开或发生其他意外问题时向工作人员发出警报。费舍尔说:“我们希望确保一个错误会导致机器人安全停止，但我们也希望系统能够恢复并继续，如果可能的话，而不必重新开始整个过程。”我们花了大量时间来降低风险，研究系统可能出现故障的所有方式，以及在每种情况下我们该怎么做。”
该机器人系统的测试是布里格姆妇女医院一个更大的临床研究项目的重要组成部分，该项目由美国国立卫生研究院通过国家癌症研究所资助的生物工程研究伙伴奖。*自2006年以来，该计划已获得NIH超过700万美元的支持，用于fda批准的MRI或超声图像引导平台的开发，该平台可以帮助基线成像，诊断活检和前列腺癌的治疗。
在Fischer的AIM实验室(aimlab.wpi.edu)，下一代机器人系统的工作也在进行中，除了定位针导，还将机器人地驱动插入，并帮助引导针到感兴趣的目标。费舍尔说:“我们希望能在一年左右的时间里在病人身上测试这个系统。”“我们也期待着与布里格姆妇女医院和其他合作伙伴合作，不仅测试我们的系统在前列腺癌诊断中的使用，而且还提供治疗，无论是近距离治疗还是消融治疗。”
WPI的模块化mri兼容机器人系统可以很容易地适应其他手术应用。例如，费舍尔是国家癌症研究所300万美元R01奖的首席研究员，通过该奖项，他和包括奥尔巴尼医学院、马萨诸塞大学医学院和声学医学系统的同事们正在开发一种机器人系统，该系统在实时MRI图像的引导下，将探针插入头盖骨上一个硬币大小的开口，使用间质高强度聚焦超声破坏脑肿瘤。
进一步探索
