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光聲圖像引導(dǎo)機(jī)器人輔助顱底手術(shù)

我們研究使用光聲（PA）成像來(lái)檢測(cè)人體的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，如頸動(dòng)脈，在機(jī)器人輔助鼻內(nèi)經(jīng)蝶竇手術(shù)中，這些結(jié)構(gòu)可能位于被鉆骨頭的后面。在該系統(tǒng)中，激光器（通過(guò)光纖）安裝在鉆頭上，而二維超聲探頭則放置在顱骨上的其他位置。在相對(duì)患者參考系中對(duì)鉆頭和超聲探針都要會(huì)進(jìn)行追蹤。與傳統(tǒng)的B模式超聲相比，光聲成像具有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1.激光能夠穿透骨骼的薄層；2.光聲成像圖像顯示激光路徑中的目標(biāo)。因此，激光可以用于（非侵入性）延伸鉆探軸線，從而可靠地檢測(cè)可能駐留在鉆探路徑中的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。然而，這種設(shè)置會(huì)產(chǎn)生一個(gè)挑戰(zhàn)性很大的問(wèn)題，即對(duì)準(zhǔn)。因?yàn)楸仨毞胖贸曁筋^，以使其圖像平面與目標(biāo)解剖結(jié)構(gòu)附近的激光線相交（根據(jù)術(shù)前圖像估算）。本文報(bào)告了為協(xié)助完成此任務(wù)而開(kāi)發(fā)的導(dǎo)航系統(tǒng)，以及幻象實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，這些幻象實(shí)驗(yàn)表明可以檢測(cè)到關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，相對(duì)于鉆頭的精度約為1mm。 湖南協(xié)作機(jī)器人，可以聯(lián)系位姿科技（上海）有限公司；山東的協(xié)作機(jī)器人制作公司

    讓醫(yī)護(hù)人員的常規(guī)檢查環(huán)節(jié)更加安全?！苯?jīng)過(guò)討論，幾位老師決定用科學(xué)在醫(yī)護(hù)人員與冠狀病毒之間筑出一道“高墻”。于是，隔離病房巡診機(jī)器人的應(yīng)急課題應(yīng)運(yùn)而生。根據(jù)設(shè)想和前線醫(yī)生的實(shí)地反饋，巡診機(jī)器人具備的主要功能包括測(cè)量體溫、聽(tīng)診、超聲和咽拭子采樣。從而，一位醫(yī)生可以遠(yuǎn)程控制多臺(tái)巡診機(jī)器人，達(dá)到節(jié)約人力、降低風(fēng)險(xiǎn)的目的。聽(tīng)診測(cè)量溫度咽拭子操作想法一經(jīng)確定，團(tuán)隊(duì)便立即展開(kāi)項(xiàng)目工作，討論方案、確定方案、組建團(tuán)隊(duì)，迅速投入研制工作中。巡診機(jī)器人早投入使用，就可能保護(hù)更多的醫(yī)生與患者。但是，在機(jī)器人開(kāi)發(fā)現(xiàn)場(chǎng)的工程團(tuán)隊(duì)成員并不多，航院博士生陳煜、航院碩士生李奇鐘、電機(jī)系本科生劉寒玉三名同學(xué)在現(xiàn)場(chǎng)研究，航院博士生祝世杰在家遠(yuǎn)程工作，主要負(fù)責(zé)寫控制程序，提供遠(yuǎn)程支持。除此之外，清華校友幫助解決測(cè)溫儀改裝成遙控的問(wèn)題，計(jì)算機(jī)系師生幫助解決機(jī)械手操作軟件兼容的問(wèn)題，機(jī)械系老師幫忙解決診斷器械夾具設(shè)計(jì)加工問(wèn)題，車輛學(xué)院校友幫助解決機(jī)器人移動(dòng)底盤的問(wèn)題，醫(yī)生們提供需要的專業(yè)知識(shí)和設(shè)計(jì)建議要求。此外，重要物料的缺失是團(tuán)隊(duì)成員們面對(duì)的另一個(gè)大難題?！皠傞_(kāi)始的時(shí)候，我們除了機(jī)械臂，什么原料都沒(méi)有，物資非常缺乏?！标愳险f(shuō)。

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    研究人員通過(guò)CT掃描、3D打印和人造喉嚨使一具3000年前的干尸說(shuō)話了研究人員通過(guò)CT掃描、3D打印和人造喉嚨使一具3000年前的干尸說(shuō)話了這具棺材保存著公元前1100年左右的古埃及人Nesyamun（內(nèi)斯亞蒙）的木乃伊尸體，表達(dá)了這名男子希望自己的聲音繼續(xù)存在的愿望?，F(xiàn)在，在他死后3000年，這個(gè)愿望實(shí)現(xiàn)了。英國(guó)的研究人員利用奈斯亞蒙聲道的3D打印復(fù)制品和人造喉頭合成了死者的聲音。研究人員近日在《科學(xué)報(bào)告（ScientificReports）》雜志上描述了這一壯舉。倫敦皇家霍洛威大學(xué)（RoyalHollowayUniversityofLondon）電氣工程系主任DavidHoward說(shuō)：“我們已經(jīng)為內(nèi)斯亞蒙的聲道創(chuàng)造了與他的埋葬位置相匹配的聲音?！币粋€(gè)3000歲的死人是什么樣的？在他木乃伊化的位置上，Nesyamun的聲道在“bed”和“bad”的元音之間發(fā)出持續(xù)的元音。是的，這很奇怪。這聲音不太可能是一個(gè)Nesyamun（發(fā)音為“NEZ-ee-uh-moon”）生前發(fā)出的。Howard說(shuō)：“就像說(shuō)話一樣，但他的聲道姿勢(shì)不適合說(shuō)任何特定的元音?！边@聲音不太可能是Nesyamun（發(fā)音為“NEZ-ee-uh-moon”）生前發(fā)出的。Howard說(shuō)：“這像說(shuō)話一樣，但他的脖子向后傾斜，舌頭在下牙頂上，他的舌頭失去了大部分肌肉，軟腭也缺失了。

為什么光學(xué)系統(tǒng)的高速度和低延遲在機(jī)器人手術(shù)中如此重要？

光學(xué)系統(tǒng)是機(jī)器人的眼睛?？梢哉f(shuō)，如果你想要一個(gè)機(jī)器人快速準(zhǔn)確地移動(dòng)，你需要高效的眼睛！這部分是正確的。但是，您需要考慮其他元素才能擁有一個(gè)高效的系統(tǒng)。首先，讓我們嘗試類比人類抓握物體時(shí)的手眼協(xié)調(diào)。我們生活在一個(gè)三維的世界，但我們的視網(wǎng)膜只能在二維中捕捉它。立體視覺(jué)是一種大腦皮層過(guò)程，它在心理上重建了一個(gè)三維世界，這個(gè)三維世界通過(guò)視網(wǎng)膜從環(huán)境中捕獲光而簡(jiǎn)化為二維世界。更正式地說(shuō)，立體視覺(jué)是基于雙目視差線索計(jì)算物體的立體感和深度。為了拿起一個(gè)物體，我們必須首先估計(jì)它的形狀和它相對(duì)于我們身體的位置。立體視覺(jué)可以明確地確定這些屬性，因?yàn)檠劬凵⒍戎付艘粋€(gè)物體的以自我為中心的距離，而雙眼視差決定了它的3D（3維）結(jié)構(gòu)。LiesbethMazyn通過(guò)分析具有單眼、正常和弱立體視覺(jué)能力的受試者捕捉移動(dòng)網(wǎng)球的效率，做了一個(gè)非常簡(jiǎn)單的心理物理實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：事實(shí)證明，球越快，就越有必要擁有良好的立體視覺(jué)。無(wú)論是人還是機(jī)器人，立體視覺(jué)系統(tǒng)的質(zhì)量都會(huì)影響完成移動(dòng)任務(wù)的速度。實(shí)際上，機(jī)器人的眼睛需要良好的準(zhǔn)確性（或真實(shí)性）。相反，機(jī)器人應(yīng)該能夠移動(dòng)得足夠快！

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    如何選擇用于手術(shù)導(dǎo)航的光學(xué)與電磁儀器？光學(xué)儀器和電磁儀器是手術(shù)導(dǎo)航中常用到的兩類三維定位導(dǎo)航設(shè)備，是手術(shù)導(dǎo)航和手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)中不可或缺的關(guān)鍵部分，在手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)中起到了眼睛的作用。事實(shí)上，光學(xué)儀器和電磁儀器各有其優(yōu)缺點(diǎn)和適用場(chǎng)景，不能一概而論。所以，具體選擇哪種類型的儀器以及如何選型，是科研人員經(jīng)常面對(duì)的問(wèn)題，終需要根據(jù)自身應(yīng)用場(chǎng)景作為依據(jù)加以選擇。下文是發(fā)布在美國(guó)醫(yī)學(xué)物理學(xué)會(huì)出版的《醫(yī)學(xué)物理學(xué)》上的一篇論文，文章基于嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和科學(xué)計(jì)算，很好的回答了上述問(wèn)題，供從業(yè)者參考。由于篇幅較長(zhǎng)，這里翻譯文章摘要，并附全文鏈接如下，還望大家包涵。論文題目《影像引導(dǎo)式腹腔鏡手術(shù)中的電磁：與光學(xué)的比較以及組合式腹腔鏡和腹腔鏡超聲系統(tǒng)的可行性研究》目的在圖像引導(dǎo)腹腔鏡檢查中，通常采用光學(xué)，但是在文獻(xiàn)中已經(jīng)提出了電磁（EM）系統(tǒng)。在本文中，我們對(duì)用于圖像引導(dǎo)腹腔鏡手術(shù)的EM和光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了比較，并提出了結(jié)合EM腹腔鏡和腹腔鏡超聲（LUS）圖像引導(dǎo)系統(tǒng)的可行性研究。方法我們首先使用標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估板評(píng)估帶有兩個(gè)光學(xué)（Atracsys&NDI）和兩個(gè)EM的腹腔鏡的準(zhǔn)確性，該光學(xué)安裝在軸上的回射標(biāo)記，而EM將傳感器嵌入近端。然后。

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   磁性工程化PBNs能夠在外部磁場(chǎng)控制下，靶向運(yùn)動(dòng)并積累至，通過(guò)光合作用原位產(chǎn)生氧氣來(lái)減輕內(nèi)部乏氧程度，從而提高放射療法（RT）的效率。同時(shí)，經(jīng)射線處理后PBNs釋放的葉綠素能作為光敏劑，在激光照射下產(chǎn)生具有細(xì)胞毒性的活性氧（ROS），實(shí)現(xiàn)協(xié)同光動(dòng)力（PDT）。此外，PBNs除了具有Fe?O?涂層帶來(lái)的優(yōu)異T2模式磁共振成像功能（MRI）外，還具有基于葉綠素的天然熒光（FLI）和光聲成像（PAI）功能，可以無(wú)創(chuàng)性地監(jiān)測(cè)情況和微環(huán)境變化。在小鼠的原位乳腺模型中，經(jīng)增強(qiáng)的聯(lián)合展現(xiàn)了明顯的生長(zhǎng)抑制作用。在中，通過(guò)體外磁場(chǎng)將微納機(jī)器人靶向運(yùn)送并積累至，通過(guò)體外光照，由光合作用原位產(chǎn)生氧氣來(lái)減輕內(nèi)部乏氧程度，從而提高放射療法的效率。在小鼠的原位乳腺模型中，經(jīng)增強(qiáng)的聯(lián)合展現(xiàn)了明顯的生長(zhǎng)抑制作用。光合生物雜交微納泳體系統(tǒng)不僅對(duì)于放療具有積極作用，在經(jīng)過(guò)射線處理后釋放的葉綠素能作為光敏劑，進(jìn)而產(chǎn)生具有細(xì)胞毒性的活性氧來(lái)殺死細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)協(xié)同光動(dòng)力?！罢５墓鈩?dòng)力需要氧氣和活性氧才能順利開(kāi)展，目前的微納機(jī)器人能夠很好地解決這兩個(gè)需求?！贝送?，微藻中含有的大量葉綠素，也具有的天然熒光和光聲成像功能，可以無(wú)創(chuàng)性地監(jiān)測(cè)情況和微環(huán)境變化。山東的協(xié)作機(jī)器人制作公司