Cercetătorii dezvoltă un robot neurochirurgical complet pneumatic

„În cele din urmă, ne dorim ca dispozitivele medicale să îmbunătățească rezultatele pacienților și, în orice caz, să nu înrăutățească lucrurile”, a spus David Comber, un student de doctorat în anul patru la Universitatea Vanderbilt, care a lucrat la dispozitiv.

Conform Comber, cercetătorii au abordat această provocare proiectând și construind actuatoare flexibile bazate mai jos, care utilizează un mecanism pas cu pas, similar cu modul în care funcționează un creion mecanic, pentru a muta dispozitivul în trepte minuscule. Făcând acest lucru, împiedică extinderea excesivă a sistemului și producerea de daune pacientului în cazul unei defecțiuni a computerului sau a hardware-ului.

Forțele de fricție din cadrul acestor actuatoare trebuiau de asemenea tratate, astfel încât sistemul să funcționeze cât mai lin posibil. Pentru a reduce aceste forțe, designerii au construit actuatoarele cu pistoane din grafit, utilizate în mod obișnuit ca lubrifiant uscat și butelii din sticlă. Alinierea a fost, de asemenea, luată în considerare atunci când încercați să reduceți forțele de frecare și să preveniți legarea în dispozitiv.

„Proiectarea pentru asamblarea robotului a necesitat alinierea reglabilă a mai multor piese de împerechere, cum ar fi rulmenții pe tije de ghidare liniare; tije de piston cuplate cu plăci culisante și tije cu piston cuplate la curele de distribuție ”, a spus Comber. „Soluția pe care am folosit-o în fiecare caz a fost o gaură potrivită cu piulițe și șaibă. Am ajustat fiecare aliniere după simț până când frecarea părea să fie la minimum. ”

Una dintre cele mai mari probleme cu care se confruntă dispozitivul a venit din nevoia sa de a funcționa eficient în spațiile strânse și câmpurile magnetice puternice ale unei mașini RMN. Dispozitivele electromecanice nu au putut fi utilizate în dispozitiv, deoarece câmpurile magnetice pe care le creează ar interfera cu imaginea RMN. Cu toate acestea, dispozitivele pneumatice produc câmpuri magnetice limitate și nu ar interfera cu imaginea. Pentru a reduce în continuare efectele câmpurilor magnetice de pe imaginea RMN și dispozitivul în sine, robotul a fost construit folosind în mare parte materiale neferromagnetice.

Dispozitivul este proiectat să fie suficient de compact pentru a se încadra în RMN cu pacientul. Acest lucru a fost realizat prin maximizarea volumului disponibil la dispozitiv, poziționându-l pe patul RMN deasupra capului pacientului. Mecanismele din interiorul dispozitivului au fost apoi cuplate cinematic pentru a minimiza lungimea cursei și, astfel, lungimea actuatorului piston-cilindru. Componentele cele mai voluminoase ale sistemului, inclusiv senzorii de presiune și supapele, sunt păstrate într-o cameră separată pentru a evita interferența cu RMN și sunt conectate la dispozitiv prin linii lungi de tuburi.

În timp ce iterația curentă a dispozitivului este specifică procedurii și locației, echipa consideră că tehnologia ar putea fi folosită într-o zi într-o serie de aplicații medicale diferite.

„Tehnologiile pe care le dezvoltăm aici ar putea fi adaptate la alte părți ale anatomiei”, a spus Comber. Dar cu siguranță ar fi nevoie de o reproiectare pentru a se integra ușor cu acea nouă anatomie.