设计和评估用于CT指导脊柱注射的带有EM跟踪的针头操纵系统
Chang Chang1, Junling Mei2, Yanzhou Wang1
1Department of Mechanical Engineering and the Laboratory of Computational Sensing and Robotics, Johns Hopkins University, Baltimore, MD, USA.
概括
这项研究引入了用于脊髓注射的新针引导系统,通过将CT和电磁跟踪与有限元模拟器相结合,提高了准确性. 该系统在幻影测试中实现了0.4mm的准确度.
科学领域:
- 医学成像和干预手术程序
- 机器人和控制系统 机器人和控制系统
- 生物医学工程 生物医学工程
背景情况:
- 穿皮脊柱注射需要精确的针位置,以确保疗效和患者的安全.
- 整合不同的成像和跟踪模式来实现实时指导仍然是一个挑战.
- 有限元模拟在最小侵入性程序中提供了预测建模的潜力.
研究的目的:
- 介绍一种新的灵活的针引导系统,用于穿皮脊柱注射.
- 为了实现计算机断层扫描 (CT),电磁 (EM) 追踪和有限元 (FE) 模拟之间的无注册.
- 为了增强内科手术时针的轨迹控制和避开障碍.
主要方法:
- 开发一个集成CT (手术前/后) 和EM跟踪 (手术内) 的工作流程.
- 实现一个有限元模拟器与基于EM的针控制器相结合.
- 评估使用多层软组织幻影来评估准准确度.
主要成果:
- 集成系统成功地通过FE模拟器记录了CT和EM跟踪数据.
- 该系统证明了计划的针轨迹的有效的手术内追踪.
- 在幻影评估中,平均目标准确度为0.4mm.
结论:
- 拟议的灵活针引导系统为准确的穿皮脊柱注射提供了可行的解决方案.
- 将手术前和手术期间的成像与FE模拟相结合,可以提高针头放置的精度.
- 这种方法有可能改善脊柱干预的安全性和结果.
