设计和评估一台气动驱动单元,用于以黄蜂为灵感的自动运动针
Jette Bloemberg1, Bruce Hoppener1, Bram Coolen2
1Faculty of Mechanical Engineering, Department of BioMechanical Engineering, Bio-Inspired Technology (BITE) Group, Delft University of Technology, Delft, The Netherlands.
PloS one
|July 2, 2024
概括
这项研究介绍了一种新型的以黄蜂为灵感的自动运动针,用于前列腺癌治疗. 这种创新的针头通过使用气动 actuation 精确定位来最大限度地减少跨关激光切除过程中的组织损伤.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
- 医疗器械 医疗器械
背景情况:
- 对于前列腺癌的跨骨激光切除需要精确的针头插入光纤放置.
- 传统的针头插入可以导致显著的组织运动,变形和定位错误.
- 最少侵入性治疗需要在软组织内精确的仪器控制.
研究的目的:
- 开发和评估一种以黄蜂为灵感的自动运动针,用于MRI引导的跨骨激光切除.
- 为了克服外部推力针插入的局限性,减少组织损伤和提高精度.
- 为了证明气动 actuation 系统的可行性,用于控制软组织中针头的推进.
主要方法:
- 设计了一个使用六个平行Nitinol棒和一个带有MR安全3D打印组件的气动执行系统的自动针.
- 实施了一种连续的分段推进和同时收回的机械机制,以实现机动.
- 在临床前的MRI扫描仪中测试了原型的性能在凝幽灵和ex vivo猪肝中.
- 使用滑动比率量化性能来评估针相对于组织的运动.
主要成果:
- 这种自动驾驶针成功地驾驶了具有从0.912到0.955.95的滑动比率的凝幽灵.
- 针在猪肝组织中表现出有效的推进作用,滑动率为0.88.8.
- 气动 actuation 系统提供控制的运动与最小的外力应用.
结论:
- 这种以黄蜂为灵感的自动运动针是一种可行的技术,可以减少组织运动并提高跨骨激光切除的精度.
- 这种方法代表了MRI引导的前列腺癌治疗的重大进步.
- 进一步的发展有望为增强的最少侵入性外科手术程序提供希望.
