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Gregory 슬롯 사이트의 로봇은 MRI 스캐너로 가서 전립선 생검을하고 뇌종양을 치료합니다
2017 년 2 월 24 일

일부 사람들은 회로 보드를 조립하거나 바닥을 진공 청소기로 진공 할 수있는 로봇을 설계합니다.Gregory 슬롯 사이트, PhD(위), 기계 공학 및 로봇 공학 교수이자 WPI 자동화 및 중재 의학 (AIM) 실험실 (AIMLAB.WPI.EDU)의 기계 공학 및 로봇 공학 교수이자 이사는 다른 것들을 염두에두고 있습니다. 로봇은 암 환자의 생체를보다 정확하고 효율적으로 사용하고 뇌를보다 안전하게 수행하기를 원합니다.

그리고 그는 두 이정표를 달성하는 데 가깝습니다.

AIM Lab의 로봇 혁명

슬롯 사이트는 MRI 스캐너 내부에서 작동 할 수있는 로봇을 개발하여 외과 의사가 실시간 의료 이미지를 통해 작동 할 수있게함으로써 자신의 마크를 만들었습니다. 존스 홉킨스 대학교 (Johns Hopkins University)의 동료들과 함께 몇 년 동안 발전하는 한 로봇은 보스턴의 브리검과 여자 병원 (BWH)에서 임상 시험을 치르며 전립선 암 환자의 생검을 돕는 데 사용됩니다. (시험은 하버드 의과 대학의 방사선과 교수이자 BWH의 연구 방사선학 회장 인 Clare Tempany, MD의 프로그램의 일부이며, 국립 보건원의 이미지 가이드 치료 센터와 국립 암 연구소의 생물 공학 연구 파트너십 보조금이 지원하는 프로그램의 일부입니다.

다른 로봇은 고전력, 슬롯 사이트- 유도, 로봇 적으로 조작 된 초음파를 사용하여 뇌종양을 폭파합니다. 이제 NIH 학술 산업 파트너십 보조금이 지원하고 매사추세츠 대학교 의과 대학, Albany Medical Center 및 Acoustic Medystems와 공동으로 개발 한 로봇이 몇 년 안에 인간 시험을 시작할 수 있습니다..

사무실 및 부서

위의 박사 후보자 Nirav Patel은 Da Vinci Surgical System의 AIM Lab에서 개발 한 맞춤형 연구 중심 컨트롤러를 테스트합니다.

MRI 호환 로봇은 AIM Lab의 주요 매력 인 반면 슬롯 사이트와 그의 공동 작업자는 또한 최소 침습적 절차를 수행하는 데 사용되는 직관적 인 외과 적 수술 로봇 인 DA VINCI 수술 시스템을위한 맞춤형 연구 중심 컨트롤러를 개발했습니다. 하드웨어와 소프트웨어를 포함하고 완전히 오픈 소스 인 컨트롤러는 전 세계의 연구원들이 공통 공유 인프라를 사용하여 DA VINCI 시스템의 기능을 확장하고 수술 절차를 확장하고 안전성을 향상시키는 방법을 조사 할 수있게 해줍니다. AIM Lab의 슬롯 사이트 팀은 또한 웨어러블 소프트 로봇 보조 장치와 사회 보조 로봇을 적극적으로 추구하고 있습니다.

슬롯 사이트 호환 로봇의 새벽

슬롯 사이트는 또한 Biomedical Engineering의 WPI에서 약속을 잡았으며 WPI의 의료 전달 연구소의 교수 이사 (40 페이지 참조)는 Johns Hopkins의 대학원생이었던 이래로 MRI 스크린을위한 증강 현실 시스템을 설계하는 데 도움을 주었기 때문에 혁신적인 의료 기술을 개발하고 있습니다. 그는 또한 현재 BWH에서 시험중인 로봇의 초기 선조에서 일했으며, 환자와 함께 MRI 스캐너의 원통형 보어 내부에있는 로봇은 의사가 생검 바늘을 호두 크기의 전립선 선으로 훨씬 정확하게 안내하는 데 도움을주었습니다.


Brigham and Women 's Hospital의 의사는 WPI의 로봇을 사용하여 생검을 수행합니다.

기존 전립선 암 생검에서 의사는 이전에 획득 한 수술 전 영상에 의존하여 바늘을 삽입 할 위치를 결정합니다. 그들은 또한 수술 중 초음파를 사용할 수 있으며, 그 분해능은 MRI와 비교할 때 해상도가 창조 될 수 있습니다. 일부 병원은 수술 전 MRI 스캔을 절차 자체에서 촬영 한 라이브 초음파 이미지와 결합하지만, 또한 이상적이지 않다고 슬롯 사이트는 지적합니다. 환자 (및 장기)가 이동하고 움직일 수 있으며, 연조직에 바늘을 삽입하는 바로 그 행동으로 인해 부풀어 오르고 변형되어 표적의 위치를 변경하고 고해상도 전 수술 전 스캔을 방해 할 수 있습니다. 결과적으로, 의사는 종종 여러 바늘 삽입 시도를 수행해야하며 생검의 감도가 낮 으면 절차 비용과 환자의 불편 함을 래칫해야 할 수도 있습니다. 따라서 슬롯 사이트 's Robot의 매력 : 정확성을 향상시키고 추측을 줄임으로써 MRI 유도 로봇 바늘 배치는 생검을 더 저렴하고 빠르게 복용하고 환자에 대한 과세를 덜 취해야합니다..

혁신적인 로봇으로 더 나은 결과를 목표로

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기술 장애물 극복

그 꿈을 현실로 바꾸는 것은 간단하지는 않았지만, 기계 시스템을 제작하는 기계 시스템은 작고 정확한 MRI 스캐너의 한정된 공간 내부에서 섬세한 의료 절차를 수행하기에 충분히 정확하고 정확하게는 환자, 기타 의료 장비, 때로는 임상의를 수용 해야하는 실린더입니다. 그러나 MRI 기계는 무선 파와 강력한 자석을 사용하여 이미지를 생성하므로 철과 스테인레스 스틸과 같은 철 금속으로 내부로 들어가도록 설계된 것은 없습니다. 슬롯 사이트는 궁극적으로 플라스틱 부품, 압전 세라믹 모터 및 놋쇠와 같은 작은 비철 금속 만 사용하여 그 요구 사항을 충족했습니다.

상업적으로 이용 가능한 모션 제어 시스템에 의해 생성 된 전자 노이즈는 또 다른 두통을 만들었습니다.이 길 잃은 신호는 자기 공명 이미지의 품질을 심각하게 저하시키기 때문입니다. 따라서 슬롯 사이트와 그의 학생들은 정밀도가 높은 로봇의 세라믹 모터에 신호를 공급할 수있는 맞춤형 컨트롤러를 설계하고 구축해야했습니다.

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정확도를 향상시키고 추측을 줄임으로써 슬롯 사이트 유도 로봇 바늘 배치는 생검을 더 저렴하고 빠르게 복용하고 환자에 대한 과세를 덜 취해야합니다. 시작 견적 시작 견적의 아이콘

또한 실시간 피드백에 의해 절차가 안내되는 진정한“폐쇄 루프 의학”을 달성하는 것은 로봇의 궤적을 지속적으로 업데이트하는 것을 의미했습니다. MRI 기계는 어떤 위치 또는 방향에서 이미지를 생성 할 수있는 진정한 3D 스캐너입니다. 슬롯 사이트와 그의 팀은 상용 MRI 스캐너에 사용 된 통신 프로토콜 및 소프트웨어 인터페이스를 로봇을 위해 개발 한 사용자 정의 버전과 통합하는 방법을 알아 내야하므로 시스템은 이미지를 획득 할 수있었습니다. 이미지 처리를 사용하여 기기의 위치와 방향을 결정하십시오. 해당 정보를 기반으로 로봇의 경로를 업데이트하십시오. 로봇이 황소의 눈에 맞을 수 있도록 연속 루프로 프로세스를 반복하십시오. 피셔는“그게 특히 어려웠습니다.”

안전도 중요한 고려 사항이었습니다. 현재 BWH에서 시험을 받고있는 로봇은 슬롯 사이트 유도, 로봇 보조 절차를 향한 첫 번째 단계이며, 그 작업은 생검 바늘을 정렬하는 것입니다. 그러나 시간이 삽입 될 때 로봇이 풀리고 의사가 밀어 넣습니다. 피셔는 로봇이 자율적으로 또는 반 자율적으로 바늘이나 프로브를 조종하고 삽입 할 하루에 상상합니다 (이러한 기능은 현재 전임상 프로토 타입에서 개발 중입니다). 이를 위해 그는 안전을 염두에두고 최신 모델을“처음부터 시작”했습니다. 그는 이미 정교한 컨트롤러를 점검하여 로봇의 움직이는 부품에 대한 더 조정 된 명령을 얻고 시스템에 오류를 감지하고 복구 할 수있는 능력을 제공하고 사용자에게 모션 축을 선택적으로 비활성화하여 로봇이 잘못된 순간에 자체적으로 재배치 할 수 없도록하는 능력을 부여합니다..

위의 슬롯 사이트와 PhD 후보 Chris NYCZ 뇌종양을 치료하도록 설계된 MRI 호환 로봇을 검사합니다.

뇌 목표

슬롯 사이트가 현재 개발중인 신경 외과 로봇에 특히 중요 할 수 있습니다.

슬롯 사이트가 2008 년에 WPI 교수진에 합류 한 직후, 그는 UMASS Memorial Medica Lcenter의 기능적 신경 외과 의사였으며 오늘날 Albany Medical Center 병원의 교수 인 Deep Brain Smentulation을 전문으로하는 신경 외과 의사 인 Julie Pilitsis, MD, PhD와 접촉했습니다. 그녀는 슬롯 사이트의 MRI 호환 로봇이 정밀도가 가장 중요한 신경 외과 제품군에서도 유용 할 수 있음을 인식했습니다. 두 사람은 파킨슨 환자의 뇌에 전극을 삽입하여 진전을 제어하는 데 사용될 수있는 단위로 작업하기 시작했습니다. 그러나 곧 그들은 암 치료에 관심을 돌렸다.

매사추세츠 대학교 (University of Massachu-sett)의 동료들과 협력하여 일리노이 기반 회사 인 일리노이에 기반을 둔 회사 인 어쿠스틱 메드 시스템 (Acoustic Medsystems)은 이미지 유도 초음파 및 방사선 치료 시스템을 개발하고, 초점 초음파의 고수도 빔을 사용하여 뇌 종양을 파괴 할 수있는 슬롯 사이트 호환 로봇을 개발하고 있습니다. 이 작품은 NIH로부터 5 년, 3 백만 달러의 상금으로 자금을 지원합니다.

슬롯 사이트는 이러한 종류의 최소 침습 초음파 절제는 방사선-빔 요법 및 개방형 수술과 같은 현재 치료 방법과 관련된 일부 문제를 피할 것이라고 말했습니다. 그리고 로봇이 제공하는 실시간 MR 이미징 및 정밀 배치와 함께 초음파 빔의 초점을 맞춘 특성은 외과 의사가 건강한 조직을 손상시키지 않고 불규칙적으로 형성 된 종양을 정확하고 완전히 목표로 삼아야합니다..

더 이상, 초음파 절제는 가열하여 조직을 파괴하고 슬롯 사이트 스캐너가 온도 변화를 감지 할 수 있기 때문에 외과 의사는 생생한 열 이미징을 사용하여 환자의 실시간 온도 맵을 생성하여 올바른 수의 가변 에너지가 전달 될 수 있도록 절차를 보장 할 수 있습니다. 잘. 피셔는 보조금이 끝날 때 인간 시험에 대한 승인을 확보하기 위해 향후 2 년 동안 시스템의 전임상 평가를 수행 할 계획입니다.

슬롯 사이트의 경우 기술 혁신을 클리닉으로 변환하는 능력은 의료 로봇 공학 분야를 흥미롭게 만드는 것입니다. 그는 유전자 요법 및 면역 요법과 같은 다른 영역은 암 치료에 대한 큰 약속을 가질 수 있다고 말합니다. 그러나 상당한 돌파구는 몇 년이 걸릴 수 있습니다. 이에 비해 그의 로봇 시스템은 2 년에서 3 년 안에 프라임 타임을 준비 할 수있었습니다. 그리고 단기적으로 환자 치료의 질을 향상시킬 수있는 잠재력은 모든 차이를 만듭니다.

- Alexander Gelfand

WPI Research, 2017 Edition에 첫 번째 게시

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