跟蹤人體內部手術機器人的GPS系統

嚴毅梅

美國加利福尼亞大學圣地亞哥分校的機器人專家開發了一種類似GPS的系統，該系統可以跟蹤在人體內部工作的柔性外科手術機器人的位置，其性能與當前技術水平相當，但價格便宜，且操作也十分便利，人體不需要暴露于輻射下。

研究人員說：“連續體醫療機器人在高度受限的體內環境中工作得非常好，本質上比剛性工具更安全、更順從，但是追蹤它們在體內的位置和狀態很困難。如果人們能夠更容易地追蹤它們的話，這對患者和外科醫生都將是一個極大的利好。”這就是他們研究此系統的初衷。

研究人員在一個靈活的機器人的尖端嵌入了一塊磁鐵，該機器人可進入人體內部的細微地方。研究人員說：“這是一個由非常薄的尼龍制成的機器人，通過流體加壓，機器人可以變大。由于該機器人柔軟且能夠隨著生長而運動，對周圍環境影響很小，因此非常適合在醫療環境中使用。”然后，研究人員利用現有的磁鐵定位方法（其工作原理非常類似于GPS），開發出一個預測機器人位置的計算機模型。GPS衛星對智能手機進行操作，根據信號到達智能手機中的GPS接收器所需的時間，可以確定手機的位置。與此相類似，研究人員知道磁場應該在嵌入機器人的磁鐵周圍有多強，依靠4個傳感器測量磁場強度，基于磁場的強弱，他們能夠確定機器人的尖端在哪里。

研究人員隨后還設計了一個神經網絡以提高定位精度。研究人員說：“理想情況下，我們希望定位工具能夠幫助改進這類不斷發展的機器人技術。我們將推進這項研究在臨床環境中進行測試，并最終轉化為臨床應用。”