DBS手术机器人超声电机和本体材料的MRI兼容性研究

摘要

针对实时磁共振引导的高精度脑深部刺激（DBS）手术机器人关键器件——两种型号的超声电机（以下简称60电机与30电机）及机器人本体预期使用的材料，以标准水膜的磁共振成像（MRI）质量为参照，测试并研究分析超声电机与本体材料的MRI兼容性。首先，在不同工况下测试超声电机对MRI的影响：在3.0 T磁共振环境下，分别将两种电机放置于磁共振扫描腔体内，驱动设备置于扫描室外，通过穿墙屏蔽电缆控制电机运转，此时，60电机可与MRI同步工作且不会使其产生伪影和噪点，而30电机工作时则会对MRI造成严重影响；在1.5 T磁共振环境下，将驱动设备置于扫描室内，两种电机运转时，均会使MRI产生明显伪影和噪声，两种电机待机时，不会对MRI造成影响，因此，电机与MRI可通过轮流工作的方式达到兼容目的。然后，测试分析MRI对电机性能的影响，结果表明在磁共振环境下，两种超声电机的运动控制均不受太大影响，与非磁共振环境对比，位置控制精度基本相同。接着，对机器人本体选用的材料进行测试，结果表明这些材料均与MRI兼容。最后，通过研究分析提出减少设备对MRI干扰的措施，有望进一步提高MRI信噪比，防止产生伪影。研究结果不仅能为DBS手术机器人的优化设计提供依据和支撑，还可为其他在MRI环境下工作的机电产品提供工程技术参考。

关键词

脑深部刺激 / 手术机器人 / MRI兼容