Electromagnets Under the Table: an Unobtrusive Magnetic Navigation System for Microsurgery

要約

小型磁気ツールは、脳神経外科などの領域でスペースが限られた外科手術に低侵襲外科技術を適用できる可能性を秘めています。
しかし、このようなツールを駆動するための磁場を生成する一般的な磁気ナビゲーション システムは、十分な大きさの磁場を生成できないか、または外科医が患者にアクセスするのを妨げる方法で患者を取り囲むかのいずれかです。
この論文では、手術台の下に完全に配置された 8 つの電磁石を備えた磁気ナビゲーション システムの設計を紹介します。これにより、システムに最大限の作業スペースへのアクセスが可能になり、患者は何の制約もなくシステムの上面に横たわることができます。
発見された電磁石の最適な幾何学的なレイアウトにより、合理的な神経外科手術量にわたって磁場の強度と均一性が最大化されます。
このシステムは、作動システムのワークベンチから 120 mm 離れた作動距離で、x 軸と y 軸に沿って最大 38 mT、z 軸に沿って最大 47 mT の不均一な磁場を生成できます。これは脳内に磁気顕微手術ツールを展開するのに十分な深さです。
。
プロトタイプの神経外科ツールに使用されるミリメートルスケールの磁石に及ぼすことができる力は、実験的に検証されています。
このシステムは作業スペースが広いため、さまざまな外科用途でミリロボットを制御するために使用できます。

要約(オリジナル)

Miniature magnetic tools have the potential to enable minimally invasive surgical techniques to be applied to space-restricted surgical procedures in areas such as neurosurgery. However, typical magnetic navigation systems, which create the magnetic fields to drive such tools, either cannot generate large enough fields, or surround the patient in a way that obstructs surgeon access to the patient. This paper introduces the design of a magnetic navigation system with eight electromagnets arranged completely under the operating table, to endow the system with maximal workspace accessibility, which allows the patient to lie down on the top surface of the system without any constraints. The found optimal geometric layout of the electromagnets maximizes the field strength and uniformity over a reasonable neurosurgical operating volume. The system can generate non-uniform magnetic fields up to 38 mT along the x and y axes and 47 mT along the z axis at a working distance of 120 mm away from the actuation system workbench, deep enough to deploy magnetic microsurgical tools in the brain. The forces which can be exerted on millimeter-scale magnets used in prototype neurosurgical tools are validated experimentally. Due to its large workspace, this system could be used to control milli-robots in a variety of surgical applications.

arxiv情報

提供元, 利用サービス

arxiv.jp, Google