Design and Manufacturing of Embedded Pneumatic Actuators for an MRI-Compatible Prostate Cancer Binary Manipulator
Notice bibliographique
Résumé
Magnetic Resonance Imaging (MRI) compatible robots can assist physicians in precisely inserting biopsy needles or therapeutic instruments directly into millimeter-size tumors using MR imaging feedback. MRI systems although present a challenging environment, including high magnetic fields and limited space, making the development of MRI-compatible robots complex. This paper presents an MRI-compatible pneumatic actuation technology consisting of molded polymer structures with embedded air-muscle, operated in a binary fashion. While having good positioning accuracy, the technology presents advantages of compactness, perfect MRI-compatibility, simplicity, and low cost. Here we specifically report the design and validation of a transperineal prostate cancer manipulator prototype having 20 embedded air-muscles distributed in four star-like polymer structures. Structures are made of silicone elastomer, using lost-core injection molding. The molded compliant joints of the muscles eliminate sliding surfaces, for low motion hysteresis and good repeatability. A simple and effective two-level design method for polymer air-muscles is proposed, using a manipulator model and three muscle models: geometrical, finite elements and uniaxial analytic. Binary control of each air-muscle assures stability and accuracy with minimized costs and complexity. The manipulator is tested MRI-compatible with no effects on the signal-to-noise ratio and, with appropriate image feedback, reaches targets with repeatability and accuracy under 0.5 mm. The embedded approach reveals to be a key feature since it reduces hysteresis errors by a factor of 6.6 compared to a previous non-embedded version of the manipulator. The successful validation of this binary manipulator opens the door to a new design paradigm for low cost and highly capable pneumatic robots, specifically for the intra-MRI manipulation.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».