跟蹤人體內(nèi)部手術(shù)機(jī)器人的GPS系統(tǒng)

嚴(yán)毅梅

美國加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校的機(jī)器人專家開發(fā)了一種類似GPS的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以跟蹤在人體內(nèi)部工作的柔性外科手術(shù)機(jī)器人的位置，其性能與當(dāng)前技術(shù)水平相當(dāng)，但價(jià)格便宜，且操作也十分便利，人體不需要暴露于輻射下。

研究人員說：“連續(xù)體醫(yī)療機(jī)器人在高度受限的體內(nèi)環(huán)境中工作得非常好，本質(zhì)上比剛性工具更安全、更順從，但是追蹤它們在體內(nèi)的位置和狀態(tài)很困難。如果人們能夠更容易地追蹤它們的話，這對患者和外科醫(yī)生都將是一個(gè)極大的利好?！边@就是他們研究此系統(tǒng)的初衷。

研究人員在一個(gè)靈活的機(jī)器人的尖端嵌入了一塊磁鐵，該機(jī)器人可進(jìn)入人體內(nèi)部的細(xì)微地方。研究人員說：“這是一個(gè)由非常薄的尼龍制成的機(jī)器人，通過流體加壓，機(jī)器人可以變大。由于該機(jī)器人柔軟且能夠隨著生長而運(yùn)動(dòng)，對周圍環(huán)境影響很小，因此非常適合在醫(yī)療環(huán)境中使用。”然后，研究人員利用現(xiàn)有的磁鐵定位方法（其工作原理非常類似于GPS），開發(fā)出一個(gè)預(yù)測機(jī)器人位置的計(jì)算機(jī)模型。GPS衛(wèi)星對智能手機(jī)進(jìn)行操作，根據(jù)信號到達(dá)智能手機(jī)中的GPS接收器所需的時(shí)間，可以確定手機(jī)的位置。與此相類似，研究人員知道磁場應(yīng)該在嵌入機(jī)器人的磁鐵周圍有多強(qiáng)，依靠4個(gè)傳感器測量磁場強(qiáng)度，基于磁場的強(qiáng)弱，他們能夠確定機(jī)器人的尖端在哪里。

研究人員隨后還設(shè)計(jì)了一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以提高定位精度。研究人員說：“理想情況下，我們希望定位工具能夠幫助改進(jìn)這類不斷發(fā)展的機(jī)器人技術(shù)。我們將推進(jìn)這項(xiàng)研究在臨床環(huán)境中進(jìn)行測試，并最終轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用?！?/p>