Abstract— This paper presents the fi

Abstract— This paper presents the first prototype of a magnetic resonance imaging (MRI) compatible piezoelectric actuated robot integrated with a high-resolution fiber optic sensor for prostate brachytherapy with real-time in situ needle steering capability in 3T MRI. The 6-degrees-of-freedom (DOF) robot consists of a modular 3-DOF needle driver with fiducial tracking frame and a 3-DOF actuated Cartesian stage. The needle driver provides needle cannula rotation and translation (2-DOF) and stylet translation (1-DOF). The driver mimics the manual physician gesture by two point grasping. To render proprioception associated with prostate interventions, a Fabry-Perot interferometer based fiber optic strain sensor is designed to provide high-resolution axial needle insertion force measure-ment and is robust to large range of temperature variation. The paper explains the robot mechanism, controller design, optical modeling and opto-mechanical design of the force sensor. MRI compatibility of the robot is evaluated under 3T MRI using standard prostate imaging sequences and average signal noise ratio (SNR) loss is limited to 2% during actuator motion. A dynamic needle insertion is performed and bevel tip needle steering capability is demonstrated under continuous real-time MRI guidance, both with no visually identifiable interference during robot motion. Fiber optic sensor calibration validates the theoretical modeling with satisfactory sensing range and resolution for prostate intervention.
Keywords: Optical Force Sensor, Fabry-Perot Interferometer, MRI Compatibility, Needle Driver, Brachytherapy.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

บทคัดย่อซึ่งเอกสารนี้แสดง first ต้นแบบของการสั่นพ้องไฟฟ้าสนามแม่เหล็ก (mri) เข้า piezoelectric actuated หุ่นยนต์รวมเข้ากับใยแก้วนำแสงแบบ fiber มีความละเอียดสูงเซ็นเซอร์ brachytherapy ต่อมลูกหมากกับเข็มใน situ แบบเรียลไทม์ที่พวงมาลัยสามารถใน 3T MRI หุ่นยนต์ 6 องศาของเสรีภาพ (กรม) ประกอบด้วยโปรแกรมควบคุมเข็มโมดุล 3-กรมกับ fiducial ติดตามเฟรมและขั้น 3 กรม actuated คาร์ทีเซียน โปรแกรมควบคุมเข็มให้หมุนเข็ม cannula และแปล (2-กรม) และแปล stylet (1-กรม) โปรแกรมควบคุมที่เลียนแบบท่าทางการแพทย์ด้วยตนเอง โดยสองจุดเรียง แสดง proprioception ที่เกี่ยวข้องกับการรักษาต่อมลูกหมาก เซนเซอร์เพโรต์ Fabry interferometer ตาม fiber ต้องใช้ใยแก้วนำแสงถูกออกแบบมาเพื่อให้ความละเอียดสูงแกนเข็มแทรกหน่วยวัดติดขัด และจะแข็งแกร่งขนาดใหญ่ช่วงของอุณหภูมิ กระดาษอธิบายกลไกหุ่นยนต์ ออกแบบควบคุม โมเดลแสง และออกแบบเครื่องกล opto เซ็นเซอร์แรง MRI กันของหุ่นยนต์จะถูกประเมินภายใต้มาตรฐานลำดับเกี่ยวกับภาพต่อมลูกหมากโดยใช้ MRI 3T และขาดทุนอัตราส่วน (SNR) เสียงสัญญาณเฉลี่ยจำกัดอยู่ที่ 2% ระหว่าง actuator เคลื่อนไหว ดำเนินการแทรกแบบเข็ม และเอียงปลายเข็มพวงมาลัยสามารถจะแสดงภายใต้อย่างต่อเนื่องจริง MRI แนะนำ ด้วยไม่เห็น identifiable รบกวนในระหว่างการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์ ไฟเบอร์ออปติกเซนเซอร์เทียบตรวจสอบโมเดลทฤษฎีช่วงตรวจเป็นที่พอใจและแก้ไขปัญหาการแทรกแซงของต่อมลูกหมากคำสำคัญ: เซ็นเซอร์แสงแรง เพโรต์ Fabry Interferometer, MRI กัน เข็มควบคุม Brachytherapy

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

Abstract- กระดาษนี้จะมีการจัดไฟต้นแบบแรกของการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก (MRI) piezoelectric เข้ากันได้กระตุ้นหุ่นยนต์แบบบูรณาการที่มีสายความละเอียดสูงเบอร์ออปติกเซนเซอร์สำหรับการฝังแร่มะเร็งต่อมลูกหมากด้วยเวลาจริงในแหล่งกำเนิดความสามารถพวงมาลัยเข็มใน 3T MRI 6 องศาของเสรีภาพ (อานนท์) หุ่นยนต์ประกอบไปด้วยแบบแยกส่วน 3 อานนท์คนขับเข็มกับไฟกรอบการติดตามและ ducial 3 อานนท์กระตุ้นเวทีคาร์ทีเซียน คนขับเข็มให้หมุนเข็ม cannula และการแปล (2 อานนท์) และการแปล stylet (1 DOF) คนขับรถเลียนแบบท่าทางของแพทย์ด้วยตนเองโดยสองจุดโลภ ที่จะทำให้ proprioception ที่เกี่ยวข้องกับการแทรกแซงต่อมลูกหมากเป็นสัน Fabry-Perot ตามเบอร์สายเซ็นเซอร์ใยแก้วนำแสงสายพันธุ์ที่ได้รับการออกแบบเพื่อให้ความละเอียดสูงแรงแทรกแกนเข็มวัด-ment และมีประสิทธิภาพในช่วงที่มีขนาดใหญ่ของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ กระดาษอธิบายกลไกหุ่นยนต์การออกแบบตัวควบคุมการสร้างแบบจำลองและการออกแบบแสง Opto กลของเซ็นเซอร์แรง MRI ความเข้ากันได้ของหุ่นยนต์ได้รับการประเมินภายใต้การใช้ MRI 3T ลำดับการถ่ายภาพต่อมลูกหมากได้มาตรฐานและสัญญาณเสียงอัตราส่วนเฉลี่ย (SNR) ขาดทุนถูก จำกัด ไว้ที่ 2% ในช่วงการเคลื่อนไหวตัวกระตุ้น แทรกเข็มแบบไดนามิกที่จะดำเนินการและความสามารถพวงมาลัยเข็มปลายเอียงจะแสดงให้เห็นภายใต้เวลาจริงคำแนะนำ MRI อย่างต่อเนื่องทั้งที่ไม่มีการระบุสายรบกวนสายตาสามารถในระหว่างการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์ การสอบเทียบเซ็นเซอร์ใยแก้วนำแสงตรวจสอบการสร้างแบบจำลองทางทฤษฎีที่มีช่วงการสำรวจความพึงพอใจและความละเอียดในการแทรกแซงต่อมลูกหมาก.
คำสำคัญ: เซนเซอร์จับแสงกองทัพ Fabry-Perot Interferometer, MRI เข้ากันได้ขับเข็มฝังแร่

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

บทคัดย่อ - บทความนี้นำเสนอจึงตัดสินใจเดินทางต้นแบบของการสร้างภาพด้วยเรโซแนนซ์แม่เหล็ก ( MRI ) ได้ทำการรวมเข้ากับ piezoelectric หุ่นยนต์สูงจึงเบอร์ออปติกเซนเซอร์สำหรับต่อมลูกหมากมากขึ้นกับเวลาจริงใน situ เข็มพวงมาลัยความสามารถใน 3T MRIการ 6-degrees-of-freedom ( DOF ) หุ่นยนต์ประกอบด้วยโมดูล 3-dof เข็ม คนขับรถจึง ducial ติดตามกรอบและทิศทางของ 3-dof เวที . เข็มขับให้หมุนเข็ม cannula และการแปล ( 2-dof ) และการแปล stylet ( 1-dof ) คนขับเลียนแบบท่าทางแพทย์คู่มือโดยสองจุดที่ดื่มด่ำ กฎหมายที่เกี่ยวข้องกับการแทรกแซงการให้ต่อมลูกหมาก ,เป็นเครื่องที่ใช้เบอร์ออปติกอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์เฟบรี้จึงเครียดเซ็นเซอร์ถูกออกแบบมาเพื่อให้ความละเอียดสูงแกนเข็มแทรกแรงวัด ment และแข็งแกร่งในช่วงขนาดใหญ่ของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ กระดาษอธิบายหุ่นยนต์กลไก การออกแบบตัวควบคุมแบบออปติคอลและ opto ออกแบบเครื่องกลของกองเซ็นเซอร์MRI ความเข้ากันได้ของหุ่นยนต์จะถูกประเมินภายใต้ 3T MRI โดยใช้ลำดับภาพต่อมลูกหมากและอัตราส่วนเฉลี่ยสัญญาณมาตรฐานเสียง ( SNR ) ขาดทุนเพียง 2 % ในช่วงกระตุ้นการเคลื่อนไหว การแทรกเข็มแบบไดนามิกและปลายเข็มพวงมาลัยเอียงแสดงความสามารถแสดงให้เห็นภายใต้คำแนะนำ MRI อย่างต่อเนื่องแบบเรียลไทม์ ทั้งกับ identi สายตาจึงสามารถแทรกแซงระหว่างการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์ .ไฟเบอร์ออปติกเซนเซอร์การตรวจสอบแบบจำลองทางทฤษฎีกับน่าพอใจสัมผัสช่วงและความละเอียดสำหรับการแทรกแซงของต่อมลูกหมาก .
คำสำคัญ : แสงบังคับเซ็นเซอร์ เฟบรี้อินเตอร์เฟอโรมิเตอร์เครื่อง MRI ความเข้ากันได้ คนขับเข็มแรก .