"怀长期主义，聊医工科技"
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临近年关，该是总结这一年的时候了，超哥会在这几天集中为大家总结这一年超声界发生的大事，文章都来自于“医工超人”。
2024年，超声机器人技术在智能化、精准操控和多功能应用方面实现了显著突破，正在重塑超声诊断和治疗的格局。结合人工智能（AI）和深度学习算法，超声机器人能够实现目标区域的自动识别和动态路径优化，使影像采集和治疗过程更加高效、精准。同时，实时反馈系统的应用使其能够根据组织特性自动调整超声参数，提供个性化的成像和治疗方案。
临床应用：超声机器人在临床应用中的范围不断扩大。从传统的腹部、心脏和妇产科检查，到肿瘤消融手术的精准引导、神经调控的高精度聚焦以及介入手术中的实时辅助，其多样化功能正在满足复杂医疗场景的需求。此外，超声机器人逐步集成多模态成像技术（如CT、MRI、光声成像），为疾病的全面诊断提供了更丰富的信息，特别在肿瘤、心血管和神经系统疾病领域表现出卓越的潜力。
新的应用场景：2024年的另一重要进展是超声机器人在远程医疗和移动医疗中的普及。依托5G通信技术，医生能够远程控制机器人并实时查看高质量影像，使偏远地区的患者也能接受专家诊断。
便携化小型化：同时，便携化超声机器人设备的推出，拓展了其在家庭健康管理、急救和战地医疗中的使用场景。未来，超声机器人将继续朝着全流程智能化、更高精准性和多功能集成方向发展。预计它将在自动化疾病筛查、个性化治疗方案优化以及复杂手术的实时引导中发挥更重要的作用。此外，便携化和成本优化将推动其广泛应用于基层医疗和家庭场景，提高医疗资源的可及性和效率。超声机器人正逐步成为精准医疗和远程医疗的核心工具，为医疗行业带来变革性影响。
1. 肺部超声成像引导机器人技术得到突破
创新器械 | 新一代肺部穿刺机器人 - 基于解剖感知引导技术IBVS的超声引导下肺部精确导航系统
该系统实现一种用于机器人肺部超声检查的标准成像平面（SIP）导航框架。该框架设计旨在通过实时超声图像反馈，将探头从初始定位的1-2厘米范围内精确引导至SIP，实现最后一厘米的精确导航。利用定制的终端执行器（A-SEE）和基于图像的视觉伺服控制（IBVS），系统能够自主调整探头姿态，确保成像的一致性和高质量。我们通过模拟肺模型和五名男性志愿者进行了验证实验，结果显示系统能够在5秒内完成导航，探头定位误差小于2毫米，旋转误差小于2度。实验还表明，系统在应对患者解剖变异方面表现出色，确保跨患者的一致诊断。本文证明了该导航框架的高精度和临床应用潜力，未来可扩展至其他超声检查任务，如肝脏和甲状腺超声。实验结果表明，该框架能够高精度地导航探头至标准成像平面（SIP），确保一致的肺部超声成像质量。未来，该框架可应用于其他超声检查任务，并进一步验证其在不同人群中的可行性和有效性。
2. 结合虚拟现实技术的并行计算超声手术机器人实现复杂手术
创新器械 | 新一代术中超声机器人：基于虚拟现实和快速并行计算技术的精准复杂手术系统
一种机器人术中超声的创新应用，该设备特别强调了虚拟环境和并行系统在提高诊断成像技术精确性和效率中的作用。通过自动化和先进控制系统，机器人超声旨在优化超声引导手术的操作，减少人为误差。同时讨论了将机器人技术应用于经直肠超声（TRUS）和经食管超声心动图（TEE）等领域的潜力。特别是TEE机器人系统，通过减轻操作员的体力负担，简化手术流程，提高了手术效率。此外，系统是一种新的虚拟平台，通过3D建模和模拟超声成像，允许医生进行手术预演和导航，从而提高了手术的安全性和成功率。通过几个案例研究，展示了这一系统在临床应用中的实际效果和潜在优势。
3. 解剖感知技术成为远程超声机器人技术发展方向
解剖感知超声机器人AASC：基于虚拟约束下的共享控制Ultrasound Robot在远程操作的应用与探索
一种解剖感知共享控制框架，该框架通过3D解剖模型（如SMPL和SKEL），结合虚拟约束，协助医生进行远程超声探头的精准放置。这种系统不仅减少了超声检查过程中的人为误差，还提高了操作的精度和效率。研究结果表明，虚拟约束技术能够显著缩短检查时间，且在复杂解剖环境下提供更好的反馈，帮助医生快速定位并避免探头误放置在肋骨上。实验验证显示，使用该系统在两点肺部检查中的时间减少了30%，四点检查减少了26%，表明该框架在远程操作中的应用潜力巨大。未来的工作方向包括整合实时力反馈等数据，以进一步提高系统的响应能力。随着技术的不断进步，超声机器人有望在远程医疗中发挥更大的作用，覆盖更多身体部位的检查和治疗。
4. 新一代超声引导下外科手术机器人 UgRS应用
创新器械 | 新一代超声引导下外科手术机器人 UgRS - 融合IMU与ESU技术的高效肿瘤切除自动标记系统
UgRS机器人系统是一种在机器人辅助手术中自动标记肿瘤边界的方法及相应机器人系统，利用超声引导系统结合惯性测量单元（IMU）和电外科单元（ESU）的电信号，实现了工具-组织交互控制。这一方法在非平面表面几何形状下进行了评估，并在超声（US）模拟物和离体猪肝样本上进行了验证。实验结果表明，该方法在实验室受控环境和离体猪肝样本上具有可行性和有效性。尽管标记精度在几毫米范围内，但仍需要进一步改进以确保可靠性和提高真阳性率（TPR），降低假发现率（FDR）。未来的工作包括提高系统精度，转向更实际的手眼校准方案，并在更复杂的体内实验中验证系统。
5. 增强现实AR，人工智能将于机器人技术深度融合
创新方向 | 超声治疗手术产品的未来：机器人技术、真实数据AI模型与增强现实AR的结合
超声治疗机器人系统是一种通过将机械、声学和热仿真与机器人辅助无缝集成，该系统能够实现精确的治疗规划和参数优化。系统主要由三部分组成：（1）病人特定的治疗注册和热-声-机械仿真；（2）增强现实（AR）界面以提高治疗规划和管理的直观性；（3）机器人控制确保精确定位和目标运动补偿。仿真结果显示了声压幅度、热剂量（CEM43°C）和消融组织。研究结果表明，热剂量作为评估热处理效果的关键指标，可以提供标准化的测量，以比较不同暴露时间引起的热损伤。初步仿真结果为进一步研究奠定了基础，展示了通过集成仿真和机器人辅助的FUS技术在精确医疗中的潜力。
6. 超声引导机器人技术引领从开放外科手术到微创治疗
深度综述 | 一文看懂“超声引导”手术机器人US-Guided Robot：从开放手术到微创处理再到无创治疗
超声引导的机器人手术（RIOUS）的应用现状及未来前景，RIOUS在肝胆胰、泌尿、直肠等领域具有显著优势，特别是在肿瘤定位、切除边界确定、血流评估等方面。与传统腹腔镜超声相比，RIOUS在探头定位、手术精度和减少手术疲劳方面表现更优。尽管如此，RIOUS的广泛应用仍受到高成本、复杂操作和专业培训不足的限制。未来，随着人工智能和增强现实技术的融合，RIOUS在实时组织分析和精确手术中的潜力将进一步扩大。然而，要推动其在更多领域的应用，还需开展大规模的前瞻性研究来验证其效果。综上，RIOUS有望成为未来微创手术的重要工具，通过提高手术精准度和减少手术时间，推动手术技术的革新。
7. 人工智能技术结合机器人引领自动化手术新方向
机器人超声检查系统由于其非侵入性和实时性的优势，逐渐成为医学成像领域的重要研究方向。模块化方法通过语义分割和配准技术提供中间结果，再整合到规则控制系统中；而直接方法依赖于强化学习和示范学习，通过环境互动和专家模仿来优化控制策略。为了解决数据稀缺和提高数据表示效率，研究者们采用超声模拟技术生成合成数据，并结合物理学原理设计深度学习网络，提升了超声图像分析的准确性。尽管智能化机器人超声系统已经取得了显著进展，但仍面临伦理、法律及数据获取等挑战。未来的研究方向包括开发新型超声传感硬件，如光学超声系统和软性超声贴片，以进一步提高机器人超声成像的性能和应用范围。该系统强调了机器学习在提升机器人超声检查智能化方面的重要性，并为未来的研究提供了指导方向。
8. 穿刺机器人技术新突破：更精准的经皮监测系统
创新技术 | 超声穿刺机器人关键技术突破 - 基于对抗网络GAN的经皮针精准监测方法与系统
超声引导的经皮针刺插入是临床实践中用于活检和消融的标准程序，但由于组织和仪器之间的复杂相互作用，针可能会偏离平面视图，导致缺乏对经皮针的密切监测。为了解决这一挑战，超哥今天为大家介绍了一种机器人辅助超声（US）成像系统，旨在无缝监测插入过程，并在发生失配时自动恢复插入仪器的可见性。为此，提出了一种对抗结构，鼓励生成在高阶空间中与地面实况一致的分割掩模。本研究还系统地研究了通过探索各种训练损失函数及其组合对分割性能的影响。当探针和经皮针之间检测到失配时，机器人会触发横向搜索，以优化位置和旋转调整，恢复针的可见性。对离体猪样本的实验结果表明，所提出的方法可以精确地分割经皮针（尖端误差为0.37±0.29毫米，角度误差为1.19±0.29°）。此外，在所有45次试验中，重新定位的探针姿态下针的外观均成功恢复，重新定位误差为1.51±0.95毫米和1.25±0.79°。
9. 急救超声机器人核心技术取得新进展
机器人引领急救超声 - 超声机器人平台中的超声探头模组Probe Adapters设计与应用
在紧急医疗中，超声成像是一种快速有效的分诊工具，尤其是在资源有限的情况下，如军事医学或偏远地区急救。在这些环境中，超声图像捕捉可以帮助快速识别患者腹腔和胸腔中的游离液体，判断是否需要立即手术干预。尽管超声成像在急救中的应用非常广泛，但高质量的超声图像捕捉依赖于熟练的操作技术，而在伤员发生的地点，可能缺乏足够的专业技术人员。因此，机器人与计算机视觉技术被提出用于简化超声图像获取，特别是在受伤现场或医疗资源紧缺的环境中。本文重点探讨了开发用于机器人平台的超声探头适配器原型，并评估其在多个评分标准下的性能表现。该研究评估了四种不同的探头适配器，包括齿轮设计、模块化设计、双端设计和商用Robotiq夹持器。通过一系列实验，验证了各设计在探头交换时间、图像捕捉稳定性和力重复性方面的表现。结果表明，齿轮设计和双端设计在探头切换速度和图像捕捉稳定性方面表现最佳，特别是双端设计具有较高的成像重复性。研究表明，这些探头适配器能够帮助机器人实现高效的超声图像捕捉，并为未来结合人工智能的自动化超声成像系统奠定基础。
10. 深度与热成像融合技术的全自动化超声机器人取得新进展
新型全自动超声机器人 - 基于热传感和深度力矩的全自动超声解决方案”
该系统是一种基于深度与热成像融合的自动化超声成像方法，专注于腰部区域的诊断。该系统利用热成像相机区分人体与环境，提供清晰的轮廓信息，同时通过深度相机获取空间位置信息，从而实现探头的精确定位和操作。通过标定和模板匹配算法，系统能够自动定位ROI并调整探头的位置与方向。探头操作采用力矩反馈控制算法，确保探头与皮肤表面垂直，且施加适当的压力。系统通过Python脚本和ROS平台实现集成，能够高效地完成从图像采集到处理的自动化操作。实验验证结果表明，系统在ROI定位和探头操作方面具有较高的准确性和一致性，显示出其在临床中的潜力。
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我是超哥，超声行业17年老伙计，做过研发，搞过生产，趟过市场，开过（在开）公司；越野跑爱好者；工作狂；沟通粗暴直接；严苛完美主义者；起伏皆为过往；信奉长期主义和第一性原则；欢迎来聊来组局...
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