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Document type:
Masterarbeit 
Author(s):
Wu, Di 
Title:
Body-Mounted Robot for MRI-Guided Percutaneous Interventions 
Translated title:
Am Körper montierter Roboter für MRT-gesteuerte perkutane Eingriffe 
Abstract:
In this thesis, a 6-DOF body-mounted robot for MRI-guided pain injection in the lower back is introduced. This robot is able to manipulate the needle inside a closed-bore MRI scanner under the control of interventional radiologists inside MRI scanner room and console room. The robotic system consists of a 2-DOF needle-driving device and a 4-DOF Cartesian base robot. The 2-DOF needle-driving device adopts a novel beaded chain transmission to reduce the weight of the patient-end device and minimize the potential imaging noise introduced by the actuation electronics. Moreover, the structure and the kinematic analysis of the 4-DOF base robot are presented here. The registration procedure of the needle-driving device as well as the clinical workflow with this robot are also proposed. Finally, we carry out a series of experiments such as accuracy study under camera imaging feedback, force/torque assessment and phantom study under real-time MR imaging guidance to validate the needle driving device. The accuracy evaluation of the device in the MRI environment demonstrates a small mean needle targeting error (< 1.5 mm) in the phantom study. 
Translated abstract:
In dieser Arbeit wird ein am Körper montierter 6-DOF-Roboter für die MRT-gesteuerte Schmerzinjektion im unteren Rücken vorgestellt. Dieser Roboter ist in der Lage, die Nadel in einem MRT-Scanner mit geschlossener Bohrung unter der Kontrolle von interventionellen Radiologen im MRT-Scanner- und Konsolenraum zu manipulieren. Das Robotersystem besteht aus einer 2-DOF-Nadelantriebsvorrichtung und einem kartesischen 4-DOF-Basisroboter. Die 2-DOF-Nadelantriebsvorrichtung verwendet ein neuartiges Perlenkettengetriebe, um das Gewicht der Patientenendvorrichtung zu reduzieren und das potenzielle Bildgebungsrauschen zu minimieren, das durch die Betätigungselektronik verursacht wird. Darüber hinaus werden hier die Struktur und die kinematische Analyse des 4-DOF-Basisroboters vorgestellt. Vorgeschlagen werden auch die Registrierungsprozedur der Nadelantriebsvorrichtung sowie der klinische Arbeitsablauf mit diesem Roboter. Schließlich führen wir eine Reihe von Experimenten durch, wie z. B. eine Genauigkeitsstudie unter Kamerabildrückkopplung, eine Kraft- / Drehmomentbewertung und eine Phantomstudie unter Echtzeit-MR-Bildgebungsführung, um das Nadelantriebsgerät zu validieren. Die Genauigkeitsbewertung des Geräts in der MRT-Umgebung zeigt einen kleinen mittleren Nadelzielfehler (<1,5 mm) in der Phantomstudie. 
Keywords:
pain management, needle driving device, base robot, beaded chain transmission, remote actuation, MRI-guided intervention 
Subject:
MAS Maschinenbau 
DDC:
620 Ingenieurwissenschaften 
Advisor:
Knoll, Alois Christian (Prof. Dr. habil.); Iordachita, Iulian (Prof., Ph.D.); Zhou, Mingchuan 
Referee:
Knoll, Alois Christian (Prof. Dr. habil.); Iordachita, Iulian (Prof., Ph.D.) 
Year:
2019 
Pages:
93 
Language:
en 
Language from translation:
de 
University:
Technische Universität München 
Faculty:
Fakultät für Maschinenwesen