Combining the unmatched soft-tissue imaging capabilities of magnetic resonance imaging (MRI) with high precision robotics has the potential to improve the accuracy, precision, and safety of a wide range of image-guided medical procedures. However, the goal of highly functional MRI-compatible robotic systems has not yet been realized because conventional electromagnetic servomotors used by medical robots can become dangerous projectiles near the strong magnetic field of an MRI scanner. Here we report a novel electromagnetic servomotor design that is constructed from non-magnetic components and can operate within the patient area of clinical scanners. We show that this design enables high-torque and precisely controlled rotary actuation during imaging. Using this servomotor design, an MRI-compatible robot was constructed and tested. The robot demonstrated that the linear forces required to manipulate large diameter surgical instruments in tissues could be achieved during simultaneous imaging with MRI. This work presents the first fully functional electromagnetic servomotor that can be safely operated (while imaging) in the patient area of a 3 Tesla clinical MRI scanner.


翻译:将磁共振成像(MRI)与高精密机器人相结合的不相配软质成像能力有可能提高一系列成像制导医疗程序的准确性、精确性和安全性,然而,由于医疗机器人使用的高功能MRI兼容的机器人系统的目标尚未实现,因为医疗机器人使用的常规电磁观测仪可能成为靠近磁共振成像扫描仪强磁场的危险射弹。我们在这里报告了从非磁性部件建造的新型电磁服务器设计,可以在临床扫描仪的病人区操作。我们表明,这种设计能够在成像期间使高管和精确控制的旋转振动成为高管和精确的。使用这种服务器式设计,一个MRI兼容的机器人已经建造和测试。机器人表明,在与MRI同时成像时,可以实现组织中大型直径外科手术器所需的线性力量。这项工作展示了在Tesla临床MRI的病人区可以安全操作(同时成像)的第一个完全功能电磁服务器。

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