新型机器人“悬丝”治癌症

近日,天津大学师生研发了一款“核磁仪导航丝传动乳腺癌近距离粒子植入机器人”,在核磁仪等成像仪器导航下将一定剂量放射性粒子放至病灶中,使其一直保留在体内,达到“靶向”持续放射杀死癌细胞。这款机器人治疗不仅具有微创、副作用小等优势,而且还能避免人工穿刺。

  在这款智能机器人研制中,天大师生设计了巧妙的“丝传动”,从而使机器人的旋转、升降、摇摆、前后进针、推送药物等所有动作都是通过多条高强度的非金属丝的巧妙缠绕来带动。由于是这样“悬丝诊病”,电机可以放在离核磁共振仪较远的地方,减少“伪影”,也使医生能够“远程”操控,离放射性粒子更远一些。

  研发人员经过反复实验,采用了核磁兼容的超声波电机来驱动机器人;用符合力学性能要求且具有“顺磁性”的pve工程塑料来制造机器人整体;关键部件,如针管针芯等使用钛合金以增加强度和可靠性,轴承、螺栓、螺母等使用了氮化硅陶瓷材料。

  手术时,病人俯卧在核磁共振仪腔体内的病床上,医生通过MRI系统实时检测针刺目标点的位置,将采集到的图像传送至计算机。计算机对图像进行处理后,结合可编程逻辑控制器传送过来的信号,对针刺轨迹路线进行调整,并发送相应指令来控制机器人,从而将放射性粒子准确植入癌变部位。

  设计中,研发人员摒弃了传统的升降、平移等运动结构,设计了“环套乳房全方位旋转穿刺结构”,只需一个旋转自由度即可实现对乳房各个方向的穿刺,再附加一个针刺系统摇摆自由度辅助矫正进针姿态,使针刺的位置误差低于1mm。