انتخاب مارکر مناسب جهت به کارگیری در تعیین موقعیت بازو‌های ربات کمک‌جراح در تصویربرداری تشدید مغناطیسی

نوع مقاله : Original Article(s)

نویسندگان

1 دانشیار، دانشکده‌ی مهندسی پزشکی، دانشگاه امیر کبیر، تهران، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده‌ی مهندسی پزشکی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران

چکیده

مقدمه: در این مطالعه سعی شد جنس مارکرها برای استفاده بر روی یک ربات نمونه‌برداری بافت نرم که تحت هدایت تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI یا Magnetic resonance imaging) کار می‌کند، انتخاب شود. این مارکرها به منظور تعیین موقعیت لینک‌های این ربات که در تصاویر غیر قابل رؤیت می‌باشند، استفاده شده‌اند.روش‌ها: برای انتخاب جنس مناسب از بین موادی که سازگار با محیط مغناطیسی بودند، چهار ماده‌ی نیتروگلیسرین، پارافین مایع، روغن سیلیکون و قرص ویتامین E انتخاب شدند و در موارد مختلف مورد بررسی قرار گرفتند. این مارکر علاوه بر سازگار بودن با محیط MRI، باید کنتراست مناسب داشته باشد و باعث ایجاد اعوجاج و تاری تصاویر نشود. برای بررسی فاکتورهای مؤثر بر انتخاب جنس مارکر، تست‌هایی با سیستم‌های تصویربرداری 1 تسلا و 5/1 تسلا از این چهار ماده تهیه شد و با استفاده از این نتایج، میزان تأمین معیارهای مختلف، مورد مطالعه قرار گرفت.یافته‌ها: با توجه به معیارهای مورد نظر، نیتروگلیسرین به عنوان جنس مناسب انتخاب شد.نتیجه‌گیری: در جدول تهیه شده امتیاز نیتروگلیسرین 35/62، روغن سیلیکون 15/53، پارافین مایع 50 و ویتامین E 6/45 (پایین‌ترین امتیاز) را اختیار کرده‌اند. با توجه به نتایج به دست آمده، نیتروگلیسرین مناسب‌ترین ماده برای هدفی ‌است که در این مقاله دنبال می‌شد. پس از آن، روغن سیلیکون و پارافین مایع و در نهایت ویتامین E این هدف را تأمین می‌کنند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The Best Marker to Position the Arms of a Robotic Surgical Assistant in MRI

نویسندگان [English]

  • Mostafa Rostami 1
  • Maida Ranjbar 2
1 Associate Professor, School of Biomedical Engineering Amir kKbir University of Technology, Tehran, Iran
2 School of Biomedical Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Background: In this study, we tried to choose the proper material to use on a magnetic resonance imaging (MRI)-compatible robot. The robot is to take soft tissue samples in an image guided process. Since this robot is made of MRI-compatible material, its links are invisible in the MR images. Finding such markers would enable us to distinguish the position of links in the images and as a result in the real world.Methods: Four materials compatible with magnetic environments, including liquid paraffin, nitroglycerin, vitamin E pills, and silicon oil, were tested to find the most appropriate one to be used as the marker. In addition to compatibility with MRI environment, the material had to have suitable contrast to avoid blurry images. The tests were performed in a Philips MRI system at 1 and 1.5 Tesla.Findings: Liquid paraffin, nitroglycerin, vitamin E pills, and silicon oil scored 50, 62.35, 45.6, and 53.15, respectively. Most of the evaluated factors were satisfied by nitroglycerin.Conclusion: After all tests and considerations, nitroglycerin was selected as the best material. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Biopsy
  • Marker arrangement
  • Robot assisted surgery
  • Nitroglycerin

مراجع

  1. Weishaupt D, Köchli VD, Marincek B. How does MRI work?: an introduction to the physics and function of magnetic resonance imaging. New York, NY: Springer-Verlag Berlin Heidelberg; 2006.
  2. Davey RJ. A qualitative evaluation of visual Localization and the application to Robotics using artoolkit and the lego Nxt. Grahamstown, South Africa: Rhodes University; 2009.
  3. Peters TM. Image-guided surgery: from X-rays to virtual reality. Comput Methods Biomech Biomed Engin 2000; 4(1): 27-57.
  4. Morgan PS, Carter T, Davis S, Sepehri A, Punt J, Byrne P, et al. The application accuracy of the Pathfinder neurosurgical robot. International Congress Series 2003; 1256: 561-7.
  5. Woerdeman PA. Frameless image-guided neurosurgery in motion. Utrecht, Dutch: Utrecht University; 2008.
  6. Tokuda J, Fischer GS, DiMaio SP, Gobbi DG, Csoma C, Mewes PW, et al. Integrated navigation and control software system for MRI-guided robotic prostate interventions. Comput Med Imaging Graph 2010; 34(1): 3-8.
  7. Langen MD, Green S, Schlegel J. Patent application title: Fiducial Marker [Online]. [2008 Sep 25]; Available from: URL: http://www.faqs.org/patents/app/20080234532.
  8. Schicho K, Figl M, Seemann R, Donat M, Pretterklieber ML, Birkfellner W, et al. Comparison of laser surface scanning and fiducial marker-based registration in frameless stereotaxy. Technical note. J Neurosurg 2007; 106(4): 704-9.
  9. Kainz H, Bale R, Donnemiller E, Gabriel M, Kovacs P, Decristoforo C, et al. Image fusion analysis of 99m Tc-HYNIC-octreotide scintigraphy and CT/MRI in patients with thyroid-associated orbitopathy: the importance of the lacrimal gland. Eur J Nucl Med Mol Imaging 2003; 30(8): 1155-9.
  10. Huang-Hellinger FR, Breiter HC, McCormack G, Cohen MS, Kwong KK, Sutton JP, et al. Simultaneous functional magnetic resonance imaging and electrophysiological recording. Human Brain Mapping 1995; 3(1): 13-23.
  11. Wang MY, Maurer CR, Jr., Fitzpatrick JM, Maciunas RJ. An automatic technique for finding and localizing externally attached markers in CT and MR volume images of the head. IEEE Trans Biomed Eng 1996; 43(6): 627-37.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 23 مرداد 1390
  • تاریخ بازنگری: 21 اردیبهشت 1403
  • تاریخ پذیرش: 17 فروردین 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار