跟踪人体内部手术机器人的GPS系统

严毅梅

美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校的机器人专家开发了一种类似GPS的系统，该系统可以跟踪在人体内部工作的柔性外科手术机器人的位置，其性能与当前技术水平相当，但价格便宜，且操作也十分便利，人体不需要暴露于辐射下。

研究人员说：“连续体医疗机器人在高度受限的体内环境中工作得非常好，本质上比刚性工具更安全、更顺从，但是追踪它们在体内的位置和状态很困难。如果人们能够更容易地追踪它们的话，这对患者和外科医生都将是一个极大的利好。”这就是他们研究此系统的初衷。

研究人员在一个灵活的机器人的尖端嵌入了一块磁铁，该机器人可进入人体内部的细微地方。研究人员说：“这是一个由非常薄的尼龙制成的机器人，通过流体加压，机器人可以变大。由于该机器人柔软且能够随着生长而运动，对周围环境影响很小，因此非常适合在医疗环境中使用。”然后，研究人员利用现有的磁铁定位方法（其工作原理非常类似于GPS），开发出一个预测机器人位置的计算机模型。GPS卫星对智能手机进行操作，根据信号到达智能手机中的GPS接收器所需的时间，可以确定手机的位置。与此相类似，研究人员知道磁场应该在嵌入机器人的磁铁周围有多强，依靠4个传感器测量磁场强度，基于磁场的强弱，他们能够确定机器人的尖端在哪里。

研究人員随后还设计了一个神经网络以提高定位精度。研究人员说：“理想情况下，我们希望定位工具能够帮助改进这类不断发展的机器人技术。我们将推进这项研究在临床环境中进行测试，并最终转化为临床应用。”