5、双向切口关节设计分析与MRI引导下机器人前列腺活检实验验证

双向切口关节设计分析与MRI引导下机器人前列腺活检实验验证

1. 双向切口关节设计优势

双向不对称切口关节在特定方向上展现出良好性能。在与弯曲平面正交的方向上，模拟结果显示其具有一定特性，并且通过实验设置，在更大的力和变形情况下，这些模拟结果得到了证实。更重要的是，实现这些性能所需的切口深度比单向不对称关节低很多。双向不对称切口关节的切口深度为500μm，而单向不对称关节为600μm。这使得双向不对称切口关节不仅能获得更好的性能，还由于关节中存在更多材料，提高了对外部轴向力的抵抗能力。

2. MRI引导下机器人前列腺活检研究背景

在美国，前列腺癌是一个严重的健康问题。预计2018年将有164,690例新病例和29,430例死亡。传统的经直肠超声（TRUS）在前列腺活检采样中常被使用，但由于前列腺大小不一，该技术往往会遗漏临床上重要的癌症。相比之下，MRI提供了更高质量的图像和多参数成像，能够通过直接定位可疑病变，减少穿刺针的插入次数。

然而，无论使用哪种成像方式，针尖放置的准确性仍然是一个问题。开环靶向通过预测斜角针尖在插入路径上的曲率来进行，但由于未建模的针偏转和目标移位，常常导致误差。而利用不对称斜角针的偏转进行闭环主动补偿，通过旋转斜角位置可以解决这一问题。此外，控制机器人针旋转的系统如果能结合机器人控制的针插入，将进一步提高靶向准确性。

此前的临床研究中，虽然使用了机器人辅助进行目标对齐，但仍然依赖于手动沿机器人对齐轴插入针。这导致手动插入过程中，由于未建模的针偏转和目标移位，靶向准确性降低，所有临床试验的靶向误差为6.5 ± 5.1mm。因此，本研究旨在通过机器人主动补偿，使用临床常用的18G活检针，减少与初始直线轨迹的偏差，