小规模的磁性软机器人导管用于现场生物力学力感应

科学领域:

• 医疗机器人 医疗机器人
• 手术技术 手术技术
• 生物医学工程 生物医学工程

背景情况:

• 最少侵入性手术受益于软机器人导管用于方向和减少辐射.
• 目前的磁导管缺乏必要的现场生物机械力传感器,以检测组织相互作用.
• 精确的接触力控制对于手术过程中的安全至关重要.

研究的目的:

• 为微型磁性软机器人导管开发一种现场力感应策略.
• 为了同时实现主动转向和精确的力测量.
• 为了提高在微创手术应用中的安全性和疗效.

主要方法:

• 环形永久磁铁和基于纤维的力传感器在导管远端的同轴集成.
• 开发一种对垂直接触力敏感的力传感器.
• 利用磁场模式来产生活力,并通过实时传感器反进行控制.

主要成果:

• 实现了集成传感器的0.69 nm/kPa (0.38 nm/mN) 的力灵敏度.
• 证明了同时主动转向和精确力测量能力.
• 在器官和组织幻影模型中经过验证的力传感和反控制的力应用.

结论:

• 开发的磁性软机器人导管系统提供先进的现场力传感和控制.
• 反回路力量控制提高了在微创手术中的程序安全性和有效性.
• 该技术非常适合微妙的手术,如肺结节切除和心脏切除.