هدایت سوزن به کمک ربات مبتنی بر تصاویر پزشکی
محور پژوهش
برق و الکترونیک، لیزر و فوتونیک
پژوهشکده/دانشکده
مهندسی مکانیک
حوزه پژوهش
سامانه‌های کنترل و اتوماسیون صنعتی
عنوان
هدایت سوزن به کمک ربات مبتنی بر تصاویر پزشکی هدف از اجرای پژوهش، کاربردها، مزیت‌ها و ضرورت انجام پروژه: هدف از این پژوهش استفاده از ربات برای کمک به پزشک در ورود سوزنهای تشخیصی یا درمانی از طریق مسیر ایجادشده توسط ربات تحت هدایت تصاویر سی‌تی‌اسکن است. مداخلات مبتنی بر ورود سوزن طیف گسترده‌ای از روش‌های تشخیصی و درمانی مانند نمونه‌برداری از بافت سخت و نرم، ابلیشن تومورهای سرطانی، بلوک دردهای عصبی و جراحی‌های بازسازی ستون‌فقرات را در بر میگیرند. در حال حاضر فرآیند ورود سوزن در مراکز درمانی با انجام تصویربرداری از بیمار آغاز می‌شود. سپس پزشک موقعیت بافت هدف و موقعیت و راستایی برای ورود سوزن یا ابزار جراحی تعیین می‌کند و سعی می‌کند سوزن را در راستای تعیین‌شده بصورت شهودی در بدن بیمار فرو کند. این در حالی است که با تصویربرداری مجدد از بیمار، ممکن است سوزن در اولین مرتبه به بافت هدف برخورد نکند و نیازمند تصحیح راستای سوزن باشیم. در مواردی حتی نیاز است سوزن از بدن بیمار خارج شده و مجددا وارد شود. بنابراین این روش غیردقیق سبب خطا در نتایج تشخیصی و درمانی می‌شود. علاوه بر آن، تصویربرداری‌های متعدد سبب افزایش زمان اجرای فرآیند، میزان اشعه جذب‌شده توسط بیمار و خستگی بیمار و کادر درمان می‌شود. راه‌حل این چالش استفاده از یک ربات در تعامل با پزشک است. بدین صورت که موقعیت مشخص‌شده برای ورود سوزن به ربات فرمان داده می‌شود و ربات در موقعیت تعیین‌شده قفل می‌شود. بدین ترتیب، ربات یک مسیر ثابت برای ورود سوزن توسط پزشک فراهم میکند. با افزایش دقت ورود سوزن، آسیب به بافتهای مجاور کاهش می‌یابد. همچنین با کاهش تعداد دفعات ورود و تصحیح سوزن، میزان اشعه جذب‌شده توسط بیمار و زمان اجرای فرآیند کاهش مییابد. گزارش و شرح زیرساخت‌ها، فعالیت‌ها، و دستاوردها در این طرح، مجموعه‌ای متشکل از بازوی رباتیک KUKA iiwa، ساختار شبیه‌ساز ستون‌فقرات و ابزارهای نگهدارنده سوزن و ثبت سیستم‌های مختصاتی فراهم شده است. از مدل مصنوعی (فانتوم) در بیمارستان الزهرا تصویربرداری سی‌تی‌اسکن انجام شده است تصاویر در نرم‌افزار 3DSlicer پردازش شدند تا مدل سه‌بعدی فانتوم ساخته شود. جهت حرکت ربات به نقطه تعیین‌شده در تصاویر، سیستم‌های مختصاتی ربات و تصویر باید نسبت به یکدیگر ثبت شوند. این عمل بواسطه دو مجموعه داده انجام می‌شود که موقعیت آن‌ها در هر دو سیستم مختصاتی ربات و تصویر تعیین شده باشند. پس از انجام فرآیند ثبت سیستم‌های مختصاتی و برقراری ارتباط بین کامپیوتر ربات و نرم‌افزار 3DSlicer، موقعیت ورود سوزن به ربات فرمان داده می‌شود و ربات از موقعیت حاصل به موقعیت تعیین‌شده حرکت میکند. سپس ربات در حالت کنترل امپدانس قرار میگیرد. در این حالت، ربات به نرمی توسط پزشک حرکت داده ‌میشود و پزشک فاصله ربات را با بدن بیمار تعیین میکند. پس از قرارگیری در فاصله مناسب ربات در موقعیت حاصل قفل شده و مسیری ثابت برای ورود سوزن توسط پزشک فراهم میکند. تصاویر و محتوای گرافیکی مرتبط: هدایت سوزن به کمک ربات مبتنی بر تصاویر پزشکی


Web: https://armlab.iut.ac.ir/surgical-robotics Media: https://youtu.be/LoeO2c-P794