Pētnieki izstrādā pilnībā pneimatisko neiroķirurģisko robotu

"Galu galā mēs vēlamies, lai medicīniskās ierīces uzlabotu pacienta stāvokli un nekādā gadījumā nepasliktinātu situāciju," sacīja Deivids Kombers, Vanderbiltas universitātes ceturtā kursa doktorants, kurš strādāja pie šīs ierīces.

Pēc Kombera teiktā, pētnieki pievērsās šim izaicinājumam, izstrādājot un būvējot uz silfonu balstītas, elastīgas izpildmehānismus, kas izmanto pakāpju mehānismu, līdzīgi tam, kā darbojas mehāniskais zīmulis, lai ierīci pārvietotu nelielos soļos. To darot, sistēma nevar pārāk paplašināties un nodarīt kaitējumu pacientam datora vai aparatūras kļūmes gadījumā.

Bija jārisina arī berzes spēki šajos pievados, lai sistēma darbotos pēc iespējas vienmērīgāk. Lai samazinātu šos spēkus, dizaineri konstruēja izpildmehānismus ar virzuļiem, kas izgatavoti no grafīta, ko parasti izmanto kā sausu smērvielu, un cilindriem, kas izgatavoti no stikla. Izlīdzināšana tika ņemta vērā arī, mēģinot samazināt berzes spēkus un novērst piesaisti ierīcē.

“Robota montāžas projektēšanai bija nepieciešama regulējama vairāku saderīgo daļu, piemēram, rullīšu gultņu, izlīdzināšana uz lineārajiem virzošajiem stieņiem; virzuļu stieņi, kas savienoti ar bīdāmām plāksnēm, un virzuļu stieņi, kas savienoti ar zobsiksnām, ”sacīja Kombers. “Risinājums, ko es katrā gadījumā izmantoju, bija vaļīgs caurums ar uzgriežņiem un paplāksnēm. Katru izlīdzinājumu pielāgoju pēc sajūtas, līdz šķita, ka berze ir minimāla. ”

Viena no lielākajām šīs ierīces problēmām radās nepieciešamībai efektīvi darboties MRI aparāta šaurās vietās un spēcīgos magnētiskajos laukos. Ierīcē nevarēja izmantot elektromehāniskās ierīces, jo to radītie magnētiskie lauki traucētu MRI attēlu. Pneimatiskās ierīces tomēr rada ierobežotu magnētisko lauku un netraucē attēlu. Lai vēl vairāk samazinātu magnētisko lauku ietekmi uz MRI attēlu un pašu ierīci, robots tika uzbūvēts, izmantojot galvenokārt neferomagnētiskus materiālus.

Ierīce ir konstruēta pietiekami kompakta, lai ietilptu MR iekšpusē ar pacientu. Tas tika izdarīts, maksimizējot ierīcei pieejamo tilpumu, novietojot to uz MRI gultu virs pacienta galvas. Pēc tam ierīces mehānismi tika kinemātiski savienoti, lai samazinātu gājiena garumu un tādējādi virzuļa-cilindra pievada garumu. Sistēmas lielākās daļas, ieskaitot spiediena sensorus un vārstus, tiek turētas atsevišķā telpā, lai netraucētu MRI, un ir savienotas ar ierīci ar garu cauruļvadu līniju.

Lai gan pašreizējā iterācija ir atkarīga no procedūras un atrašanās vietas, komanda uzskata, ka tehnoloģiju varētu izmantot vienu dienu vairākās dažādās medicīniskās lietojumprogrammās.

"Tehnoloģijas, kuras mēs šeit izstrādājam, varētu pielāgot citām anatomijas daļām," sacīja Kombers. "Bet tas noteikti prasa pārveidi, lai viegli integrētos ar šo jauno anatomiju."