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基于UR机械臂的超声治疗机器人

发布时间:2020-06-17

提到超声,大家往往会想到B超等超声成像设备或是海扶刀等利用超声热效应的超声治疗设备。但今天小编要介绍的这款瓦里安和强生参与投资,连达芬奇的爸比Frederic Moll也看好的超声治疗机器人不走寻常路,背后的核心原理是超声波的“空化效应”。为什么这款超声治疗机器人会受到诸位大佬的青睐?目前市场上还有哪些应用空化效应的超声治疗设备?一起来看看吧!


超声治疗机器人


一、超声治疗的定义

引起人耳听觉器官有声音感觉的波动称为声波,声波是物体机械振动状态(或能量)的传播形式,而振动是指物质的质点在其平衡位置附近进行的往返运动。人耳的听力阀值范围在16Hz~20kHz。超过人耳听力阀值上限的声波,即大于20kHz的声波叫做超声波,简称声波。临床上常用的超声频率在2~10MHz。 一定剂量的超声波作用于人体组织,会产生一定的生物效应(热效应、机械效应和空化效应)等,利用这些效应达到医疗目的,便形成了超声治疗。

二、超声波的空化效应是什么?

超声波在生物体内传播使液体中产生微小气核(空化核),当声压达到一定值时,发生空化气泡的形成、增大和崩溃的动力学过程叫空化效应,具有稳态空化和瞬态空化两种形式。由于液体在超声波振动下产生数以万计的微空化气泡。气泡在超声波纵向传播形成负压区生长,而在正压区迅速闭合,在这交替正负压强下受到压缩和拉伸,气泡被压缩直至崩溃的一瞬间,伴随高温会产生巨大的瞬时压力。空化核在崩溃的瞬间产生高温、高压、发光及冲击波等极端的理化现象,导致生物体细胞发生化学和毒性反应,如细胞变性、溶解、酶活力改变、代谢障碍等,使生物体受破坏。

三、超声治疗机器人——Edison

成立于2009年的HistoSonics推出的Edison就是我们今天打算介绍的图像引导超声治疗机器人。它利用聚焦声能产生压力,液化亚细胞并破坏目标组织,从而治疗病变组织和肿瘤细胞。Edison包括一个优傲机械臂、超声探头、影像显示屏及控制面板,并且内置有微型计算机,负责影像计算和控制机械臂运动。它能将脉冲声波能量输送到人体内,而无需任何切口或针头,并且能够在亚细胞水平上破坏组织,而医生通过设备显示屏实时监测“气泡云”和治疗效果。


超声治疗机器人


Edison实施治疗有三部曲:制定计划,医生根据目标的形状和大小确定治疗计划;脉冲,向目标组织传递脉冲确定产生气泡云和细胞破坏所需的能量,从而为每个目标提供个性化治疗;实施治疗,医生发起控制治疗并实时监控,同时系统会自动将气泡云移动完成整个治疗计划。

超声治疗机器人


Edison能够为患者提供具有精确性、可控制性、个性化、组织特异性的治疗。 组织裂变利用脉冲声波从目标组织中自然存在的气体中诱发“气泡云”。这些气泡云在微秒内形成并坍塌,从而以非侵入性和非热性方法产生足以破坏细胞和亚细胞水平组织的机械力。Edison 最近在西班牙巴塞罗那进行的一项一期研究的临床数据显示,100%的靶向肝肿瘤治疗在急性技术上是成功和安全的。此外,参与实验的8名患者中有2名显示肿瘤生物标记物明显减少,肝内未治疗肿瘤体积稳定或减少。由于伤口几乎无创,康复时长短到可以在门诊使用,患者的治疗费用也能够显著降低。HistoSonics技术源自密歇根大学,目前,其重点治疗领域包括肝癌、肾癌、胰腺癌、肺癌、乳腺癌和脑癌等肿瘤疾病。

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