HK-MR340系列

助力實現(xiàn)前列腺活檢過程自動化

01

應(yīng)用&要求

前列腺癌是男性中與癌癥有關(guān)的第二大死因。PSA血液篩查和直腸指檢是初步檢測可能存在前列腺癌的典型方法。如果檢查結(jié)果呈陽性，就會進(jìn)行活檢和/或MRI成像以進(jìn)行驗證。癌癥治療費用的增加為改進(jìn)早期檢測，提供更加可行的方案創(chuàng)造了機(jī)會。

目前，前列腺活檢如經(jīng)直腸超聲引導(dǎo) （TRUS） 使用聲波來制作前列腺圖像。 然而，TRUS不能區(qū)分正常組織和癌癥，因此醫(yī)生需要自行插入導(dǎo)管至直腸壁中采集活檢樣本。這個過程需要重復(fù)幾次，以確保前列腺的每個區(qū)域都被采樣，但仍可能會有遺漏。同時，由于直腸壁不能消毒，TRUS活檢會有小部分幾率會導(dǎo)致嚴(yán)重感染。

MRI活檢術(shù)可以在MRI的直接引導(dǎo)下非常精確地手動放置活檢針。高分子機(jī)器人通過開發(fā)經(jīng)會陰MRI引導(dǎo)的活檢機(jī)器人，將通過會陰（陰囊和***之間）進(jìn)入的低感染風(fēng)險和實時MRI引導(dǎo)的高分辨率和準(zhǔn)確性結(jié)合起來，實現(xiàn)了前列腺活檢過程的自動化。

Falcon 高分子機(jī)器人是世界上第一個用于前列腺癌的經(jīng)會陰MRI引導(dǎo)的靶向系統(tǒng)。Falcon需要5個自由度（DOF），這要求高精度的非金屬反饋傳感器能夠在MRI鉆孔的極端磁場環(huán)境中運行。

要求

直線行程可達(dá)16英寸

分辨率為0.1mm

非金屬的

耐用性和可重復(fù)性超過200，000次循環(huán)

啟動后位于絕對位置

須承受 MRI 產(chǎn)生的振動和聲音引起的振動

02

解決方案&所用產(chǎn)品

2014年初，高分子機(jī)器人研發(fā)公司找到Micronor時，Micronor提議使用增量式線性傳感器。目前，此類傳感器用于開發(fā)焊接機(jī)器人。在已獲得專利的2相/2波長光學(xué)編碼器系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種新型的微型“讀數(shù)頭”。該讀數(shù)頭由用于高精度光學(xué)元件的陶瓷副載體和縮醛塑料制成的導(dǎo)膜器組成。這種新型光學(xué)讀數(shù)頭體積極小，可以放入非常狹窄的空間。

樣品的成功促成了MR343 MRI安全線性編碼器和MR340-2 OEM控制器的最終設(shè)計。對于5軸自由度，客戶需要4套傳感器和控制器用于Falcon概念驗證。第一套機(jī)加工塑料主體的裝置于2014年5月交付。其模具隨后完成，第一批生產(chǎn)零件也順利運行。更多的Falcon系統(tǒng)已經(jīng)組裝完成，用于第二階段和隨后的人體測試。

接著對線性編碼器進(jìn)行了環(huán)境測試，結(jié)果滿足所有的要求。傳感器/薄膜條組合的耐久性測試顯示，在初始測試的250，000次循環(huán)運行中，性能沒有下降。隨后的測試驗證了在模擬MRI引起的聲音振動下，耐久性可超過 500，000 次循環(huán)。

由于醫(yī)療設(shè)備的專有性質(zhì)，無法獲得 Falcon 機(jī)器人的內(nèi)部細(xì)節(jié)，但MR343 位置反饋符合預(yù)期。照片顯示了MR343的兩個傳感器和MRI兼容的氣動驅(qū)動系統(tǒng)的部分。