Vedci vyvíjajú plne pneumatický neurochirurgický robot

„V konečnom dôsledku chceme, aby zdravotnícke pomôcky zlepšovali výsledky pacientov a v žiadnom prípade ich nezhoršovali,“ povedal David Comber, študent štvrtého ročníka PhD na Vanderbilt University, ktorý na tomto zariadení pracoval.

Podľa Combera vedci pristupovali k tejto výzve navrhovaním a budovaním pružných ovládačov založených na nižšie uvedených systémoch, ktoré používajú krokový mechanizmus, podobne ako mechanická ceruzka, na pohyb zariadenia v malých prírastkoch. Tým sa zabráni nadmernému rozšíreniu systému a poškodeniu pacienta v prípade zlyhania počítača alebo hardvéru.

Museli sa tiež riešiť trecie sily v týchto ovládačoch, aby systém pracoval čo najhladšie. Na zníženie týchto síl konštruktéri postavili ovládače s piestmi vyrobenými z grafitu, bežne používanými ako suché mazivá, a valcami zo skla. Zarovnanie sa zvážilo aj pri pokuse znížiť trecie sily a zabrániť väzbe v zariadení.

„Konštrukcia zostavy robota si vyžadovala nastaviteľné zarovnanie niekoľkých lícovaných častí, ako sú ložiská čapov na lineárnych vodiacich tyčiach; piestne tyče spojené s posuvnými doskami a piestne tyče spojené s rozvodovými remeňmi, “uviedol Comber. „Riešením, ktoré som použil v každom prípade, bol voľný otvor s maticami a podložkami. Upravil som každé zarovnanie pocitom, až sa trenie javilo ako minimálne. “

Jedným z najväčších problémov, ktorým čelí zariadenie, bola jeho potreba účinne pracovať v stiesnených priestoroch a výkonných magnetických poliach MRI stroja. Elektromechanické zariadenia sa v prístroji nemohli použiť, pretože magnetické polia, ktoré vytvárajú, by rušili obraz MRI. Pneumatické zariadenia však produkujú obmedzené magnetické pole a nezasahujú do obrazu. Aby sa ďalej znížili účinky magnetických polí na MRI obraz a samotné zariadenie, bol robot postavený s použitím väčšinou feromagnetických materiálov.

Zariadenie je navrhnuté tak, aby bolo dostatočne kompaktné na to, aby sa vošlo na MRI s pacientom. To sa uskutočnilo maximalizáciou objemu dostupného pre zariadenie jeho umiestnením na lôžko MRI nad hlavou pacienta. Mechanizmy v zariadení boli potom kinematicky spojené, aby sa minimalizovala dĺžka zdvihu, a tým aj dĺžka ovládača piest-valec. Objemnejšie komponenty systému, vrátane tlakových snímačov a ventilov, sa uchovávajú v samostatnej miestnosti, aby sa zabránilo rušeniu MRI, a sú k zariadeniu pripojené dlhými hadičkami.

Zatiaľ čo súčasná iterácia zariadenia je špecifická pre postup a umiestnenie, tím sa domnieva, že technológia by sa mohla jedného dňa použiť v mnohých rôznych lekárskych aplikáciách.

„Technológie, ktoré tu vyvíjame, by sa mohli prispôsobiť iným častiam anatómie,“ povedal Comber. „Určite by si však vyžadovalo prepracovanie, aby sa ľahko integrovalo s touto novou anatómiou.“