. INTRODUCTIONSubcutaneous needle,

. INTRODUCTION
Subcutaneous needle, catheter and electrode insertion is
one of the most common minimally invasive procedures [1].
Needle placement error can be categorized as intrinsic and
extrinsic ones. For intrinsic ones, needle deflection due to
tissue-needle interaction causes the deviation of needle tip
from the target. Intra- and post-operative edema induces
implanted seed drift for procedures like brachytherapy. For
extrinsic errors, perturbations are caused by patient movement, respiratory motion, and external surgical tool caused
tissue deformation (e.g. ultrasound probe), etc. To compensate these errors is one of the major motivations of deploying
active needle steering. The proposed needle driver is capable
of steering bevel tip needle and active cannula while with a
clinical application on prostate brachytherapy.
Early MRI-guided prostate robots focus on manual actuation. There is active work being developed in the area
H. Su, G.A. Cole and G.S. Fischer are with Automation and Interventional
Medicine (AIM) Robotics Laboratory, Department of Mechanical Engineering, Worcester Polytechnic Institute, 100 Institute Road, Worcester, MA
01609, USA [haosu, gfischer]@wpi.edu
M. Zervas and C. Furlong are with Center for Holographic Studies and
Laser micro-mechaTronics (CHSLT) and NanoEngineering, Science and
Technology (NEST), Department of Mechanical Engineering, Worcester
Polytechnic Institute, 100 Institute Road, Worcester, MA 01609, USA
Optical Encoder
Tracking Fiducial
Frame
Control Bo
Brass Preload
Spring
Gelatin
Phantom
x
Needle Driver
Module
Cartesian Stage
Module
Piezoelectric
Actuators
Robot
Fig. 1. (Left) Physical prototype of 6-DOF piezoelectric actuated needle
placement robot consisting of needle driver module and Cartesian gross
positioning module. The needle driver module provides 8cm insertion
stroke, 5cm stylet retraction stroke and 40 revolutions per minute rotation
speed. The Cartesian gross positioning module provides 8cm axial motion,
3cm elevation and 4cm lateral motion. (Right) The robot prototype in the
bore of a 3T MRI scanner with a phantom.
of pneumatically actuated robotic devices [2]. Stoianovici
et al. described a MRI-compatible pneumatic stepper motor
and applied it to robotic brachytherapy seed placement [3].
Our previous work presented a pneumatic servo system and
sliding mode control [4], [5]. Kokes et al. [6] reported a
pneumatic needle driver system for radio frequency ablation
of breast tumors. Song et al. [7] reported a pneumatically
actuated modular robotic system with parallel mechanism.
Pneumatic actuation does have a low level of image
interference, however the scalability, simplicity, size and
inherent robustness of electromechanical systems present a
clear advantage over pneumatically actuated systems. To
this end, Chinzei et al. [8] developed a general-purpose
robotic assistant with ultrasonic motors. Goldenberg et al.
[9] presented targeting accuracy and MRI compatibility tests
for a MRI-guided robot employing ultrasonic actuators for
close-bore MRI scanners. Due to unacceptable signal noise
from the motor, the motor was disabled during the scanning.
Krieger et al. [10] recently designed a transrectal prostate
robot actuated by piezoelectric motors with 40%−60% SNR
reduction under motion.
Brace finger against
hub to prevent motion Seeds
Spacers
Push sheath back Seeds left in place
Fig. 2. (Top) Brachytherapy Needle from CP Medical, (bottom) schematic
of preloaded needles: after insertion, the sheath is withdrawn over the stylet,
leaving the seeds in the place (modified from [11]).

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

. แนะนำจะแทรกใต้เข็ม พัฒนาโปรแกรมฐานข้อมูล และอิเล็กโทรดหนึ่งขั้นตอนผ่ารุกรานมากที่สุด [1]ข้อผิดพลาดวางเข็มสามารถจัดประเภทเป็น intrinsic และสึกหรอ สำหรับคน intrinsic เข็ม deflection เนื่องเนื้อเยื่อเข็มโต้ตอบทำให้การเบี่ยงเบนของเข็มแนะนำจากเป้าหมาย แท้จริง operative อินทรา และ post ได้แก่เมล็ดลิฟต์ดริฟท์สำหรับกระบวนงานเช่น brachytherapy สำหรับข้อผิดพลาดการสึกหรอ เกิดจากการเคลื่อนย้ายผู้ป่วย เคลื่อนไหวหายใจ และเครื่องมือผ่าตัดภายนอกที่เกิด perturbationsเนื้อเยื่อแมพ (เช่นอัลตร้าซาวด์โพรบ) ฯลฯ การชดเชยข้อผิดพลาดเหล่านี้เป็นหนึ่งของโต่งหลักของการปรับใช้งานเข็มหมุนพวงมาลัย ควบคุมเสนอเข็มมีความสามารถในของพวงมาลัย bevel ปลายเข็มและ cannula ใช้งานอยู่ในขณะที่มีการโปรแกรมประยุกต์ทางคลินิกใน brachytherapy ต่อมลูกหมากช่วงแนะนำ MRI ต่อมลูกหมากหุ่นยนต์เน้น actuation ด้วยตนเอง มีการทำงานที่ได้รับการพัฒนาในพื้นที่H. Su โคล G.A. G.S. ตื่นใจกับ Automation Interventionalห้องปฏิบัติการหุ่นยนต์ภาคสนามยา (เป้าหมาย) ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล วูสเตอร์สถาบันวิทยาลัยสารพัดช่าง 100 สถาบันถนน วูสเตอร์ MA01609 สหรัฐอเมริกา [haosu, gfischer]@wpi.eduม. Zervas และ C. เฟอร์ลองมีศูนย์การศึกษาโฮโลแกรม และเลเซอร์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ (CHSLT) และ NanoEngineering วิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยี (รัง), ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล วูสเตอร์สถาบันโรงเรียนสารพัดช่าง 100 สถาบันถนน วูสเตอร์ MA 01609 สหรัฐอเมริกาแสงเข้าติดตาม Fiducialกรอบควบคุมบ่อทองเหลืองโหลดฤดูใบไม้ผลิตุ๋นผีxโปรแกรมควบคุมเข็มโมดูลขั้นคาร์ทีเซียนโมดูลPiezoelectricหัวขับหุ่นยนต์Fig. 1 (ซ้าย) ต้นแบบทางกายภาพของ 6 กรม piezoelectric actuated เข็มวางหุ่นยนต์ที่ประกอบด้วยโมดูลการควบคุมเข็มและรวมคาร์ทีเซียนตำแหน่งโมดูล โมดูลการควบคุมเข็มให้แทรก 8 ซ.ม.จังหวะ จังหวะ retraction stylet 5 ซม. และ 40 รอบต่อนาทีหมุนความเร็วของ คาร์ทีเซียนรวมวางตำแหน่งโมดูลให้เคลื่อนไหวแกน 8 ซม.ซม. 3 ระดับและ 4 ซม.ด้านข้างเคลื่อนไหว (ขวา) หุ่นยนต์ต้นแบบในการกระบอกสูบของเครื่องสแกน MRI 3T กับโขมดของ pneumatically actuated หุ่นยนต์อุปกรณ์ [2] Stoianoviciet al. อธิบายมอเตอร์ stepper ลมเข้า MRIนำมาใช้กับหุ่นยนต์ brachytherapy วางเมล็ด [3]งานก่อนหน้านี้นำเสนอระบบ servo ลม และเลื่อนควบคุมโหมด [4], [5] Kokes et al. [6] รายงานตัวระบบควบคุมนิวเมติกเข็มจี้คลื่นความถี่วิทยุของเนื้องอกเต้านม เพลง et al. [7] รายงานตัว pneumaticallyactuated modular ระบบหุ่นยนต์ ด้วยกลไกแบบขนานActuation ลมได้ในระดับที่ต่ำของภาพสัญญาณรบกวน อย่างไรก็ตาม ขนาด เรียบง่าย ขนาด และเสถียรภาพโดยธรรมชาติของระบบไฟฟ้าที่มีการล้างได้เปรียบระบบ pneumatically actuated ถึงการนี้ Chinzei et al. [8] พัฒนาเป็นวัตถุประสงค์ทั่วไปผู้ช่วยหุ่นยนต์ มีมอเตอร์ ultrasonic Goldenberg et alความถูกต้องกำหนดเป้าหมายนำเสนอและทดสอบกัน MRI [9]สำหรับหุ่นยนต์ตัว MRI ใช้อัลตราโซนิกหัวขับสำหรับเครื่องสแกน MRI ปิดกระบอกสูบ เนื่องจากไม่สามารถยอมรับสัญญาณเสียงจากมอเตอร์ มอเตอร์ถูกปิดใช้งานในระหว่างการสแกนคุณเอ็ด al. [10] เพิ่งมาเป็น transrectal ต่อมลูกหมากหุ่นยนต์ actuated โดยมอเตอร์ piezoelectric 40% −60% SNRลดภายใต้การเคลื่อนไหววงเล็บปีกกานิ้วกับฮับเพื่อป้องกันเมล็ดพืชการเคลื่อนไหวSpacersSheath ผลักดันกลับซ้ายเมล็ดในFig. 2 (บน) Brachytherapy เข็มจาก CP แพทย์ แผนผังวงจร (ล่าง)ติดเข็ม: หลังจากแทรก sheath เป็นถอนผ่าน styletออกจากเมล็ดพืชในสถาน (ปรับเปลี่ยนจาก [11])

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

. บทนำเข็มฉีดเข้าใต้ผิวหนังสายสวนและแทรกอิเล็กโทรดเป็นหนึ่งในที่พบมากที่สุดขั้นตอนการบุกรุกน้อยที่สุด[1]. ข้อผิดพลาดตำแหน่งเข็มสามารถแบ่งออกเป็นภายในและคนภายนอก สำหรับคนที่อยู่ภายในโก่งเข็มอันเนื่องมาจากการทำงานร่วมกันของเนื้อเยื่อเข็มทำให้เกิดการเบี่ยงเบนของปลายเข็มจากเป้าหมาย อาการบวมน้ำ Intra- และหลังการผ่าตัดก่อให้เกิดการดริฟท์เมล็ดเทียมสำหรับขั้นตอนเช่นการฝังแร่ สำหรับข้อผิดพลาดภายนอกรบกวนที่เกิดจากการเคลื่อนไหวของผู้ป่วยระบบทางเดินหายใจการเคลื่อนไหวและเครื่องมือผ่าตัดภายนอกที่เกิดจากความผิดปกติของเนื้อเยื่อ(เช่นการสอบสวนอัลตราซาวนด์) ฯลฯ เพื่อชดเชยข้อผิดพลาดเหล่านี้เป็นหนึ่งในแรงจูงใจที่สำคัญของการปรับใช้พวงมาลัยเข็มที่ใช้งาน คนขับเข็มที่นำเสนอมีความสามารถในเข็มปลายเอียงพวงมาลัยและ cannula ใช้งานในขณะที่มีการประยุกต์ใช้ทางคลินิกเกี่ยวกับการฝังแร่มะเร็งต่อมลูกหมาก. ต้น MRI แนะนำหุ่นยนต์ต่อมลูกหมากมุ่งเน้นไปที่การดำเนินการด้วยตนเอง มีการทำงานที่ใช้งานอยู่ได้รับการพัฒนาในพื้นที่เอช ซู GA โคลและ GS ฟิสเชอร์จะมีระบบอัตโนมัติและ Interventional แพทยศาสตร์ (AIM) หุ่นยนต์ห้องปฏิบัติการภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล, Worcester Polytechnic Institute, 100 ถนนสถาบัน Worcester, MA 01609 สหรัฐอเมริกา [haosu, gfischer] @ wpi.edu เมตร Zervas และ C หลาอยู่กับศูนย์การศึกษาและโฮโลแกรมเลเซอร์ไมโครเมคคาทรอนิคส์(CHSLT) และวิศวกรรมนาโนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี(NEST) ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล, Worcester Polytechnic Institute, 100 ถนนสถาบัน Worcester, MA 01609 สหรัฐอเมริกาEncoder ออฟติคอลติดตาม Fiducial กรอบการควบคุมบ่อทองเหลืองPreload ฤดูใบไม้ผลิเจลาตินผีx ไดร์เวอร์เข็มโมดูลคาร์ทีเซียนขั้นโมดูลPiezoelectric Actuators หุ่นยนต์รูป 1. (ซ้าย) ต้นแบบทางกายภาพของ 6 อานนท์ piezoelectric กระตุ้นเข็มหุ่นยนต์ตำแหน่งประกอบด้วยโมดูลคนขับเข็มและคาร์ทีเซียนขั้นต้นโมดูลตำแหน่ง โมดูลคนขับเข็มให้แทรก 8cm โรคหลอดเลือดสมองโรคหลอดเลือดสมอง 5cm เพิกถอน stylet และ 40 รอบต่อนาทีการหมุนความเร็ว โมดูลตำแหน่งขั้นต้นให้คาร์ทีเซียน 8 ซมเคลื่อนไหวแกนระดับความสูง3 ซมและ 4 ซมเคลื่อนไหวด้านข้าง (ขวา) ต้นแบบหุ่นยนต์ในการเจาะของเครื่องสแกนMRI 3T กับผี. ของ actuated อุปกรณ์หุ่นยนต์อัตโนมัติ [2] Stoianovici et al, อธิบาย stepper ลม MRI ได้ยนต์และนำไปใช้มันเพื่อการจัดวางเมล็ดฝังแร่หุ่นยนต์[3]. งานก่อนหน้านี้ของเรานำเสนอระบบเซอร์โวลมและควบคุมโหมดเลื่อน [4] [5] Kokes et al, [6] รายงานระบบนิวเมติกคนขับเข็มสำหรับการระเหยความถี่วิทยุของเนื้องอกเต้านม เพลง et al, [7] รายงานอัตโนมัติระบบหุ่นยนต์กระตุ้นแบบแยกส่วนที่มีกลไกการขนาน. กระตุ้นนิวเมติกจะมีระดับต่ำของภาพรบกวนแต่ยืดหยุ่นเรียบง่ายขนาดและความแข็งแรงโดยธรรมชาติของระบบไฟฟ้าที่นำเสนอข้อได้เปรียบที่ชัดเจนผ่านระบบอัตโนมัติกระตุ้น เพื่อเหตุนี้ Chinzei et al, [8] การพัฒนาวัตถุประสงค์ทั่วไปผู้ช่วยหุ่นยนต์กับมอเตอร์อัลตราโซนิก เบิร์ก et al. [9] กำหนดเป้าหมายนำเสนอความถูกต้องและ MRI การทดสอบความเข้ากันได้สำหรับหุ่นยนต์MRI แนะนำตัวกระตุ้นการจ้างงานสำหรับอัลตราโซนิกใกล้เจาะMRI สแกนเนอร์ เนื่องจากสัญญาณรบกวนที่ยอมรับไม่ได้จากมอเตอร์, มอเตอร์ถูกปิดใช้งานในระหว่างการสแกน. Krieger et al, [10] เมื่อเร็ว ๆ นี้ได้รับการออกแบบต่อมลูกหมาก transrectal หุ่นยนต์ทำงานโดยมอเตอร์ piezoelectric กับ 40% -60% SNR ลดลงภายใต้การเคลื่อนไหว. นิ้วรั้งกับศูนย์กลางเพื่อป้องกันไม่ให้การเคลื่อนไหวเมล็ดSpacers ผลักดันกลับฝักเมล็ดที่เหลืออยู่ในสถานที่ที่รูป 2. (TOP) Brachytherapy เข็มจาก CP แพทย์ (ล่าง) วงจรของเข็มที่โหลดไว้หลังจากแทรกฝักถอนมากกว่าstylet ที่ออกจากเมล็ดในสถานที่(ดัดแปลงมาจาก [11])

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

. บทนำ
ใต้ผิวหนัง เข็ม สายสวนและแทรกไฟฟ้า
เป็นหนึ่งที่พบมากที่สุดขั้นตอนการบุกรุกน้อยที่สุด [ 1 ] .
ข้อผิดพลาดตำแหน่งเข็มสามารถแบ่งเป็นภายในและ
ภายนอกที่ สำหรับภายในที่เข็มโก่งเนื่องจาก
ปฏิสัมพันธ์เข็มเนื้อเยื่อให้ส่วนของปลายเข็ม
จากเป้าหมาย ภายในและการก่อให้เกิด
หลังผ่าตัดปลูกฝังเมล็ดพันธุ์ดริฟท์ขั้นตอนเหมือนใหม่ . สำหรับ
ผิดคันได้เกิดจากการเคลื่อนไหวผู้ป่วยทางเดินหายใจเคลื่อนไหวและเครื่องมือผ่าตัดภายนอกที่เกิดจากความผิดปกติ เช่น อัลตร้าซาวน์ ตรวจเนื้อเยื่อ
) ฯลฯ เพื่อชดเชยข้อผิดพลาดเหล่านี้เป็นหนึ่งในแรงจูงใจหลักของการปรับเข็ม
พวงมาลัยที่ใช้งานอยู่ เสนอไดรเวอร์มีความสามารถ
เข็มพวงมาลัยเอียงของปลายเข็ม และปราดเปรียว cannula ในขณะที่มีการใช้ทางคลินิกในต่อมลูกหมากใหม่
.
ก่อน MRI แนะนำหุ่นยนต์ต่อมลูกหมากโฟกัสคู่มือซื้อ . มีงานที่ใช้งานที่ถูกพัฒนาขึ้นในบริเวณ
H . ซู g.a. โคลและ g.s. ฟิชเชอร์กับระบบอัตโนมัติและการรักษา
ยา ( AIM ) ห้องปฏิบัติการหุ่นยนต์ ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบัน Worcester ,100 สถาบันถนน Worcester , MA
01609 สหรัฐอเมริกา [ haosu gfischer ] , @ WPI . edu
M zervas . เฟอร์ลองกับศูนย์การศึกษา Mechatronics เลเซอร์โฮโลแกรมและ
ไมโคร ( chslt ) และ nanoengineering วิทยาศาสตร์เทคโนโลยีและ
( รัง ) , ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล สถาบันโปลีเทคนิคสถาบัน Worcester
100 ถนน 01609 Worcester , MA , USA

ติดตามค่าพิกัดแบบแสง


กรอบการควบคุม โบทองเหลืองสปริงโหลด



x
เจลาตินผีเข็มคนขับ


ของโมดูลโมดูลเวที



รูปที่ piezoelectric actuators หุ่นยนต์ 1 ( ซ้าย ) ทางกายภาพต้นแบบหุ่นยนต์ 6-dof piezoelectric ทำการวางเข็ม
ประกอบด้วยโมดูลและโมดูลควบคุมเข็มของตำแหน่งทั้งหมด

เข็มไดรเวอร์โมดูลมีการแทรก
8 จังหวะ5 stylet เฉพาะจังหวะและความเร็วในการหมุน
40 รอบต่อนาที ตำแหน่งโมดูลของทั้งหมดมี 8 แกนเคลื่อนไหว ,
3 4 ซม. ความสูงและการเคลื่อนไหวด้านข้าง ( ขวา ) หุ่นยนต์ต้นแบบใน
เจาะของสแกนเนอร์ MRI 3T กับผี
ของ pneumatically กระตุ้นหุ่นยนต์อุปกรณ์ [ 2 ] stoianovici
et al . อธิบายด้วยลมมอเตอร์
เข้ากันได้และใช้มันเพื่อหุ่นยนต์ที่ได้รับเมล็ดพันธุ์ตำแหน่ง [ 3 ] .
งานก่อนนำเสนอระบบเซอร์โวและการควบคุมลม
เลื่อนโหมด [ 4 ] , [ 5 ] โค้ก et al . [ 6 ] รายงาน
ลมเข็มไดร์เวอร์ระบบความถี่วิทยุการระเหย
เนื้องอกเต้านม เพลง et al . [ 7 ] รายงาน pneumatically
กระตุ้นระบบโมดูลาร์หุ่นยนต์
กับกลไกแบบขนานการที่จะมีลมระดับต่ำของสัญญาณรบกวนภาพ
แต่ความเรียบง่าย สามารถเพิ่มขนาดและความทนทาน ,

( โดยธรรมชาติของระบบปัจจุบันชัดเจน ประโยชน์ กว่า pneumatically กระตุ้นระบบ

จบนี้ chinzei et al . [ 8 ] พัฒนาเอนกประสงค์
หุ่นยนต์ผู้ช่วยมอเตอร์อัลตราโซนิก โกลเดนเบิร์ก et al .
[ 9 ] นำเสนอเป้าหมายความถูกต้องและความเข้ากันได้ทดสอบ MRI ค่าตรวจ MRI แนะนำหุ่นยนต์ใช้

ใกล้ตัวกระตุ้นการเจาะด้วยเครื่องสแกน เนื่องจากสัญญาณเสียงรับไม่ได้
จากมอเตอร์ มอเตอร์ปิดในระหว่างการสแกน
ครีเจอร์ et al . [ 10 ] เมื่อเร็ว ๆนี้ออกแบบ transrectal ต่อมลูกหมาก
หุ่นยนต์ทํางานโดยมอเตอร์ piezoelectric 40 % − 60 % ซึ่งลดลงภายใต้

เคลื่อนไหวรั้งนิ้วกับ
ฮับ เพื่อป้องกันเมล็ด

ดันกลับเคลื่อนไหว spacers ฝักเมล็ดทิ้งในสถานที่
รูปที่ 2 ( ด้านบน ) ที่ได้รับเข็มจาก CP ทางการแพทย์ ( ล่าง ) แผนผัง
ของยูเอสบี เข็ม : หลังจากแทรก ฝักมีการถอนมากกว่า stylet
, ออกจากเมล็ดในสถานที่ ( ดัดแปลงจาก [ 11 ] )