用机器人对抗乳腺癌
特温特大学(University of Twente)的博士候选人文森特·格伦赫伊斯(Vincent Groenhuis)在过去四年里一直致力于抗击乳腺癌。通过使用各种3d打印活检机器人的原型,他已经能够开发出减轻患者痛苦的方法,并使乳腺癌检测更加准确和高效。Vincent Groenhuis于2020年1月初获得博士学位。但对他来说,工作不止于此。
乳腺癌仍然是女性最常见的癌症。通过将一根针插入乳房并将其操作到异常部位,可以获得用于检测的组织样本组织(病变)。一旦进行进一步的检测,就有可能作出准确的诊断。这个过程被称为活检。活检针的准确操作对于对抗乳腺癌和所有其他类型的癌症都是至关重要的。使用一种特殊的针,其尖端可以加热到很高的温度(热烧蚀)或冷却到很低的温度(冷烧蚀),它有可能被破坏肿瘤针头附近的细胞。这样,癌症就可以不需要大的外科手术就能得到治疗。
核磁共振扫描仪能够非常准确地检测和观察异常组织的位置。然而,当用手操作活检针时,结果是不理想的。解决方案在于机器人技术,正如文森特在他的论文中再次证明的那样,但这种方法需要大量的专业知识。“并不是所有的机器人都能成功地结合使用核磁共振成像扫描仪。机器人通常是由金属制成的,由于核磁共振扫描仪产生的强磁场,这可能会导致问题,”他解释道。
在他的博士研究期间,文森特研究了各种类型的机器人,并制造了许多原型。他之前曾参与Stormram和Sunram的开发机器人美国现在有5个。最新的版本是Sunram 5。MURAB是不同于Stormram和Sunram的研究路线。只有一个完成的MURAB机器人。这两条研究路线是平行发展的,每一条都有自己的哲学。文森特在他的论文中描述了这两个项目。
MURAB
MURAB是MRI和超声机器人辅助活检的缩写,是MRI扫描仪外的一种机器人,结合超声、MRI、弹性成像和计算机视觉,根据患者的特定模型实施正确的活检策略。机器人会考虑变形。
Stormram
这个机器人的前身,风暴4,是由塑料制成的3 d打印机并由加压空气驱动。塑料机器人的优点是可以在核磁共振扫描仪内使用。此前,该机器人曾在伦敦哈姆林国际研讨会举行的外科机器人挑战赛中获得了一个声望很高的奖项。这是世界上机器人手术领域最重要的事件之一。
Stormram为乳腺癌诊断带来了新的活力。这是因为它高度准确地使用了针,使用MRI进行虚拟实时扫描和单个薄针活检,所有这些都使诊断更快、更准确。
Stormram由直线和弯曲的液压马达驱动,机器人由MRI扫描仪外的5米长的软管控制。该设计比之前的版本更小,这意味着它可以放入MRI扫描仪的狭窄隧道中。
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未来
文森特还参与了机器网机器人公司(Machnet Robotics),这是特温特大学(University of Twente)的一个新衍生项目,旨在将一种用于磁共振驱动活检的机器人推向市场。这个机器人的基础工作由Stefano Stramigioli的研究小组完成。Stramigioli是高级机器人学教授,参与了医疗机器人的开发。与Stramigioli一起,Françoise Siepel和Vincent Groenhuis是新型活检机器人技术的发明者。已经获得了一项专利。晋升后,文森特将继续留在特温特大学。“我仍在从事一项研究项目,涉及一种具有特殊特性的有前途的新型马达。我的工作还没有完成,”文森特说。
来源:特文特大学