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6DOF:开辟微创手术的“六自由度”

2021-6-12 00:00| 编辑: Longcj525| 查看: 1523| 评论: 0|来源: 器械之家

摘要: 电磁跟踪技术的进步正在广泛地扩展微创手术的可行性。无论是机器人导航手术还是介入成像和跟踪,本质上诊断和治疗的微创手术都可以有益于心脏病学和电生理学、内窥镜检查、神经外科、耳/鼻/喉专科、脊柱和骨科等。通 ...



电磁跟踪技术的进步正在广泛地扩展微创手术的可行性。无论是机器人导航手术还是介入成像和跟踪,本质上诊断和治疗的微创手术都可以有益于心脏病学和电生理学、内窥镜检查、神经外科、耳/鼻/喉专科、脊柱和骨科等。通过与成品医疗设备集成的微型传感器组件实现更高的可见性、访问和精度,让医疗保健专业人员可以深入人体内部,降低长期护理成本并改善患者治疗效果。



01

MIS程序再突破-角形超细线绕组电磁技术


角线绕组是一项独特的突破,将其绕组配置与线圈轴成特定角度。这种方法提高了信号强度以获得最佳感测性能,减少了所需的电线数量或特定设备中的线圈数量。更小但极其精确的设备成为可能,使过程侵入性更小,对患者更安全,并且能够深入人体解剖结构。


对于微创手术 (MIS) 程序来说,该技术增强了手术精度,避免了伴随更大风险和延长恢复时间的更虚弱的手术选择——对患者和医生都有好处。作为行业目标,使微创手术(MIS)程序应用更广泛,对于进一步转变这些类型的图像引导和介入程序的医疗设备 OEM 来说,这是一个直接挑战。提高精度、传感器小型化和传感器/设备集成是这项工作的关键因素。而6DOF 技术的进步或“六自由度”驱动,能够使外科医生访问、导航和可视化人体的更多区域。Angular 6DOF 是一种新方法,它提供不同于传统共线缠绕线圈的传感器数据,可在不增加设备尺寸的情况下实现更高的手术导航精度和范围。


02

开辟新世界“六自由度”


从微创手术(MIS) 程序来看,依靠复杂的电磁学来引导手术工具,其中精度至关重要,在手术过程中外科医生必须对所有设备的位置有明确认识。电磁线圈实现了这一点,作为嵌入在手术工具中的天线,作为其设计的一个组成部分。虽然不可见——线圈被塑料挤出物或管子覆盖——但这些微小的组件是设备本身的内部导航器,它反过来将图像传输到手术室的屏幕或其他设备。


电磁线圈用作微型传感器,实时显示工具的精确位置。用超细线缠绕的线圈为生成三维 (3D) 解剖视图的数据启用 x 轴、y 轴和 z 轴。该设备的精度能力以自由度衡量,参考传感器提供的可跟踪性范围,并最终平衡其精度与足够小的尺寸以适合所需的 MIS 设备。


实现六个自由度需要两个共线绕制线圈,这是与越来越小的设备需求直接相对的设计挑战。6DOF 的创新在这场战斗中已经扭转了局面——从字面上看。工程进展已经确定,角线圈允许导航系统读取 6DOF 数据,但使用单个线圈。使用这种新方法,设备制造商可以使用更小的单个线圈实现相同或更好的精度。


03

精准、微小改善患者预后


线圈缠绕的角度方法允许比传统线圈缠绕进一步小型化。考虑使用法国尺寸标尺的设备,该设备本身的外径测量。使用改进的角度 6DOF 线圈设计有助于在提供相同精度水平的同时,整体减小微创设备的法式尺寸,且满足设备性能要求和监管要求。


应用到MIS 工具中可帮助外科医生精确访问患者的解剖结构以提供选定的治疗。通常与人体最敏感的区域接触,MIS 工具可以在心脏、肺和大脑中导航,使切口缩小,最大限度地减少住院时间,减少手术创伤,并提高患者护理和结果。并且外科医生可以在他们以前无法导航到该精度水平的身体区域中进行 6DOF 跟踪和可视化。例如,此类 MIS 工具使设备能够进入患者的肺部,即使解剖结构随着深度加深而变窄。


通过缩小设备,外科医生可以接触到比以往更多的人体区域,患者也有更多的手术选择。新的 6DOF 为医务人员提供了更多微创选择——在更广泛的层面上推动更好的治疗结果、更快的恢复和更智能的程序。这些优势不仅有可能改变患者对接受治疗意味着什么的看法,而且有可能改善治疗的最终结果。


——

近几年随着手术导航系统的迅速发展,微创外科手术成为未来趋势。当医生手中的探针指向哪里,系统就实时更新显示,让医生对手术器械在病人哪个解剖位置一目了然,那么外科手术将会更快速、更精确、更安全。由此,使微创设备变得更小、更精准,在未来将会具有广阔的应用前景,也有可能会推动许多临床研究的发展。





END



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