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        《電子技術應用》
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        掃盲:HK-MR340系列助力實現前列腺活檢過程自動化

        2022-09-30
        來源:虹科傳感器技術

          HK-MR340系列

          助力實現前列腺活檢過程自動化

          01

          應用&要求

          前列腺癌是男性中與癌癥有關的第二大死因。PSA血液篩查和直腸指檢是初步檢測可能存在前列腺癌的典型方法。如果檢查結果呈陽性,就會進行活檢和/或MRI成像以進行驗證。癌癥治療費用的增加為改進早期檢測,提供更加可行的方案創造了機會。

          目前,前列腺活檢如經直腸超聲引導 (TRUS) 使用聲波來制作前列腺圖像。 然而,TRUS不能區分正常組織和癌癥,因此醫生需要自行插入導管至直腸壁中采集活檢樣本。這個過程需要重復幾次,以確保前列腺的每個區域都被采樣,但仍可能會有遺漏。同時,由于直腸壁不能消毒,TRUS活檢會有小部分幾率會導致嚴重感染。

          MRI活檢術可以在MRI的直接引導下非常精確地手動放置活檢針。高分子機器人通過開發經會陰MRI引導的活檢機器人,將通過會陰(陰囊和肛門之間)進入的低感染風險和實時MRI引導的高分辨率和準確性結合起來,實現了前列腺活檢過程的自動化。

          Falcon 高分子機器人是世界上第一個用于前列腺癌的經會陰MRI引導的靶向系統。Falcon需要5個自由度(DOF),這要求高精度的非金屬反饋傳感器能夠在MRI鉆孔的極端磁場環境中運行。

          要求

          直線行程可達16英寸

          分辨率為0.1mm

          非金屬的

          耐用性和可重復性超過200,000次循環

          啟動后位于絕對位置

          須承受 MRI 產生的振動和聲音引起的振動

          02

          解決方案&所用產品

          2014年初,高分子機器人研發公司找到Micronor時,Micronor提議使用增量式線性傳感器。目前,此類傳感器用于開發焊接機器人。在已獲得專利的2相/2波長光學編碼器系統的基礎上,設計了一種新型的微型“讀數頭”。該讀數頭由用于高精度光學元件的陶瓷副載體和縮醛塑料制成的導膜器組成。這種新型光學讀數頭體積極小,可以放入非常狹窄的空間。

          樣品的成功促成了MR343 MRI安全線性編碼器和MR340-2 OEM控制器的最終設計。對于5軸自由度,客戶需要4套傳感器和控制器用于Falcon概念驗證。第一套機加工塑料主體的裝置于2014年5月交付。其模具隨后完成,第一批生產零件也順利運行。更多的Falcon系統已經組裝完成,用于第二階段和隨后的人體測試。

          接著對線性編碼器進行了環境測試,結果滿足所有的要求。傳感器/薄膜條組合的耐久性測試顯示,在初始測試的250,000次循環運行中,性能沒有下降。隨后的測試驗證了在模擬MRI引起的聲音振動下,耐久性可超過 500,000 次循環。

          由于醫療設備的專有性質,無法獲得 Falcon 機器人的內部細節,但MR343 位置反饋符合預期。照片顯示了MR343的兩個傳感器和MRI兼容的氣動驅動系統的部分。



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