通州区的协作机器人医用仪器

    一套手术机器人系统主要由哪些部分组成？手术机器人，或者辅助手术机器人，是近几年科研和投资的热点，受到越来越多投资人和创业者的青睐。目前的进一步让大家意识到了医疗行业机器换人的潜在价值。美国、欧洲、日本的手术机器人临床应用已较为成熟，国内受制于技术起步晚、医疗认证周期较长等原因，目前进入临床应用的还不多。不过已有不少科研团队已经进入这个赛道，走在融资、研发、拿证的路上。应用场景涵盖多个领域，包括：骨科手术、神经外科、消融、其它微创手术、整形外科、牙科、植发、按摩、针灸、等。如何研发一套完整的手术机器人？创业团队需要掌握哪些关键技术？手术机器人的价值在于它的精细性和稳定性。因为人的眼睛误差远大于精密光学仪器，人的手也会抖动或疲劳而机械臂不会。所以，一套手术机器人首先需要一个机械臂来替代医生的手，或帮助医生进行手术器械的辅助定位。如下图：（医疗机械臂）（辅助手术定位）其次，手术机器人只有手是不行的，它还需要一双眼睛。因为有了视觉，才可以保证手臂能够按照医生的手术规划进行精确的移动或旋转（六自由度移动）。这就需要一套三维空间定位系统。

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    如何选择用于手术导航的光学与电磁仪器？光学仪器和电磁仪器是手术导航中常用到的两类三维定位导航设备，是手术导航和手术机器人系统中不可或缺的关键部分，在手术导航系统中起到了眼睛的作用。事实上，光学仪器和电磁仪器各有其优缺点和适用场景，不能一概而论。所以，具体选择哪种类型的仪器以及如何选型，是科研人员经常面对的问题，终需要根据自身应用场景作为依据加以选择。下文是发布在美国医学物理学会出版的《医学物理学》上的一篇论文，文章基于严谨的实验数据和科学计算，很好的回答了上述问题，供从业者参考。由于篇幅较长，这里翻译文章摘要，并附全文链接如下，还望大家包涵。论文题目《影像引导式腹腔镜手术中的电磁：与光学的比较以及组合式腹腔镜和腹腔镜超声系统的可行性研究》目的在图像引导腹腔镜检查中，通常采用光学，但是在文献中已经提出了电磁（EM）系统。在本文中，我们对用于图像引导腹腔镜手术的EM和光学系统进行了比较，并提出了结合EM腹腔镜和腹腔镜超声（LUS）图像引导系统的可行性研究。方法我们首先使用标准评估板评估带有两个光学（Atracsys&NDI）和两个EM的腹腔镜的准确性，该光学安装在轴上的回射标记，而EM将传感器嵌入近端。然后。

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    准确度是指测量与基础事实的接近程度，而精确度是指同一项目的测量彼此之间的接近程度。这样，精度和准确性都是的。换句话说，可能非常准确，但不是非常精确，反之亦然。达到比较好测量的准确度和精度都很高。飞镖盘是演示精度和准确性之间差异的经典方法。盘中心是准心。飞镖降落到离中心距离越近，其精度就越高。（左）如果飞镖紧密地散布在中心附近，则既精确又精确。（中）如果所有的飞镖都靠得很近，但是离中心很远，即是精度，而不是准确度。（右）如果飞镖既不靠近中心也不彼此靠近，则既没有精度也没有准确度。根据标准ISO5725-1，光学追踪精度定义为真实性和精度的组合。真实度是测量值与真实位置之间的差；它通常由重复测量的平均值表示，通常指系统误差。精度是可重复性的度量；它通常由重复测量的标准偏差表示，指的是随机误差和噪声。表述上通常将高度依赖于空间中测量位置的光学追踪系统的精度和准确度误差定义为基准定位误差（FLE）。光学追踪系统的准确性术语“准确性”通常用于描述光学追踪技术。但其应用和定义可能不一致。首先必须在应用精度和固有光学追踪系统精度之间进行区分。应用程序准确性包括许多错误源：光学追踪系统的固有精度（例如。

    研究人员通过CT扫描、3D打印和人造喉咙使一具3000年前的干尸说话了研究人员通过CT扫描、3D打印和人造喉咙使一具3000年前的干尸说话了这具棺材保存着公元前1100年左右的古埃及人Nesyamun（内斯亚蒙）的木乃伊尸体，表达了这名男子希望自己的声音继续存在的愿望。现在，在他死后3000年，这个愿望实现了。英国的研究人员利用奈斯亚蒙声道的3D打印复制品和人造喉头合成了死者的声音。研究人员近日在《科学报告（ScientificReports）》杂志上描述了这一壮举。伦敦皇家霍洛威大学（RoyalHollowayUniversityofLondon）电气工程系主任DavidHoward说：“我们已经为内斯亚蒙的声道创造了与他的埋葬位置相匹配的声音。”一个3000岁的死人是什么样的？在他木乃伊化的位置上，Nesyamun的声道在“bed”和“bad”的元音之间发出持续的元音。是的，这很奇怪。这声音不太可能是一个Nesyamun（发音为“NEZ-ee-uh-moon”）生前发出的。Howard说：“就像说话一样，但他的声道姿势不适合说任何特定的元音。”这声音不太可能是Nesyamun（发音为“NEZ-ee-uh-moon”）生前发出的。Howard说：“这像说话一样，但他的脖子向后倾斜，舌头在下牙顶上，他的舌头失去了大部分肌肉，软腭也缺失了。

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    冠状动脉疾病是常见的心脏病类型。在美国，约有1820万成年人患有冠状动脉疾病。CT和MRI是无创心脏成像和评估冠状动脉疾病的既定方法。CT对于冠状动脉解剖的高分辨率图像特别有用，而心脏MRI可以在不使患者暴露于电离辐射的情况下提供有关心肌血供的信息。尽管具有互补的优势，但CT和MRI的检查结果通常会分别进行分析，从而限制了充分利用这两种方法的优势的能力。研究主要作者Jochenvon说：“根据这种经验，提出了将疾病的不同病理方面的信息融合在一起并将其组合到单个3D图像中的想法，该图像可以以非常快速但高度准确的方式进行解释。”Spiczak医学博士，瑞士苏黎世大学医院诊断与介入放射学研究所放射学家和计算机科学家。结合CT和MRI的现有方法存在局限性，因为它们关注冠状动脉疾病许多方面的有限子集。vonSpiczakak博士及其同事通过开发一种方法来克服这些限制，该方法可以在一幅3D图像中描绘出CT和心脏MRI的所有可用信息。他们将他们的方法与17位因怀疑或已知冠状动脉疾病进行了心脏CT和心脏MRI检查的患者的常规2D读数进行了比较。常规的2D图像读取导致8例结果不确定。新方法帮助解决了其中六个案例的不同发现。

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光声图像引导机器人辅助颅底手术

我们研究使用光声（PA）成像来检测人体的关键结构，如颈动脉，在机器人辅助鼻内经蝶窦手术中，这些结构可能位于被钻骨头的后面。在该系统中，激光器（通过光纤）安装在钻头上，而二维超声探头则放置在颅骨上的其他位置。在相对患者参考系中对钻头和超声探针都要会进行追踪。与传统的B模式超声相比，光声成像具有两个优点：1.激光能够穿透骨骼的薄层；2.光声成像图像显示激光路径中的目标。因此，激光可以用于（非侵入性）延伸钻探轴线，从而可靠地检测可能驻留在钻探路径中的关键结构。然而，这种设置会产生一个挑战性很大的问题，即对准。因为必须放置超声探头，以使其图像平面与目标解剖结构附近的激光线相交（根据术前图像估算）。本文报告了为协助完成此任务而开发的导航系统，以及幻象实验的结果，这些幻象实验表明可以检测到关键结构，相对于钻头的精度约为1mm。 通州区的协作机器人医用仪器

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