在磁力驱动的机器人中利用状形状,使高分辨率超声波成像成为可能
Nikita J Greenidge1, Benjamin Calmé1, Alexandru C Moldovan2
1STORM Lab, University of Leeds, Leeds, UK.
Science robotics
|March 26, 2025
概括
这项研究介绍了一种用于医疗应用的磁性机器人,它可以实现以前磁性手术机器人无法实现的复杂的滚动动作. 这项创新允许更深层次的解剖导航和先进的诊断功能,如虚拟活检.
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
- 医疗成像医学成像
背景情况:
- 磁场通过人体组织提供无害的远程操纵,非常适合医疗机器人.
- 目前的磁性机器人缺乏复杂的运动能力,特别是滚动,限制了深层解剖的访问.
- 状形状及其不对称性为实现滚动运动提供了独特的几何基础.
研究的目的:
- 开发一种新的磁性机器人设计,能够进行复杂的,多个自由度的运动,包括滚动.
- 为了使磁性机器人能够深入到人体内,并进入以前无法到达的器官.
- 整合先进的成像技术,以在内光环境中实现体内诊断能力.
主要方法:
- 设计了一个机器人,利用状形状来控制滚动运动.
- 开发了一种闭环控制模型,用于精确地操纵体机器人的磁性.
- 集成了一个28兆赫微超声波阵列,用于实时组织学成像和虚拟活检.
主要成果:
- 成功演示了精确的磁性操纵和机器人的滚动动作.
- 通过体外和体外猪模型测试,验证了机器人在内光应用中的能力.
- 实现了病变识别和胃肠道的详细3D地下组织成像.
结论:
- 圆形形状的磁力机器人恢复了医疗机器人的关键滚动运动,提高了机动性.
- 这项技术为人类身体深处的微创手术和诊断开辟了新的途径.
- 集成的超声波系统可实现虚拟活检的非侵入性实时组织表征.
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