Teadlased töötavad välja täielikult pneumaatilise neurokirurgilise roboti

"Lõppkokkuvõttes tahame, et meditsiiniseadmed parandaksid patsientide tulemusi ja mitte mingil juhul ei muudaks asja hullemaks," ütles David Comber, Vanderbilti ülikooli neljanda aasta doktorant, kes töötas selle seadme kallal.

Comberi sõnul lähenesid teadlased sellele väljakutsele, kavandades ja ehitades lõõtsal põhinevad elastsed ajamid, mis kasutavad sammhaaval mehhanismi, mis sarnaneb mehaanilise pliiatsi toimimisega, seadme liigutamiseks pisikeste sammudega. See väldib süsteemi ülemäärast laienemist ja arvuti või riistvara rikke korral patsiendi kahjustamist.

Nendes täiturmehhanismides tuleb toime tulla ka hõõrdejõududega, et süsteem töötaks võimalikult sujuvalt. Nende jõudude vähendamiseks ehitasid disainerid ajamid grafitist, mida tavaliselt kasutatakse kuiva määrdeainena, ja klaasist silindritest. Joondamist kaaluti ka siis, kui püüti vähendada hõõrdejõude ja vältida seadme sidumist.

„Roboti kokkupaneku kavandamine nõudis mitmete paaristuvate osade, nagu näiteks lükandlaagrite, reguleeritavat joondamist lineaarsetele juhtvardadele; libisevate plaatidega ühendatud kolvivardad ja hammasrihmadega ühendatud kolvivardad, ”rääkis Comber. “Lahendus, mida kasutasin igal juhul, oli mutrite ja seibidega lahtine auk. Korrigeerisin iga joondust vastavalt tundele, kuni hõõrdumine tundus olevat minimaalne. ”

Üks seadme suurimatest probleemidest tulenes vajadusest tõhusalt töötada MRT-seadme kitsastes kohtades ja võimsates magnetväljades. Elektromehaanilisi seadmeid ei saanud seadmes kasutada, kuna nende tekitatud magnetväljad segavad MRI-pilti. Pneumaatilised seadmed tekitavad aga piiratud magnetvälja ja ei häiri pilti. Magnetväljade mõju vähendamiseks MRT-pildil ja seadmel endal ehitati robot enamasti mitteferromagnetilisi materjale.

Seade on konstrueeritud piisavalt kompaktseks, et see mahuks patsiendiga MRT-sse. Selleks maksimeeriti seadmele saadaolev maht, asetades selle MRT-voodile patsiendi pea kohal. Seejärel ühendati seadme sisemised mehhanismid kinemaatiliselt, et minimeerida käigu pikkust ja seega ka kolvisilindri ajami pikkust. Süsteemi mahukamaid komponente, sealhulgas rõhuandureid ja ventiile, hoitakse MRI segamise vältimiseks eraldi ruumis ja need ühendatakse seadmega pikkade torude abil.

Kuigi seadme iteratsioon on praegu protseduuri- ja asukohapõhine, usub meeskond, et seda tehnoloogiat saaks kasutada ühel päeval paljudes erinevates meditsiinilistes rakendustes.

"Neid tehnoloogiaid, mida me siin arendame, saaks kohandada ka teistesse anatoomia osadesse," ütles Comber. "Kuid selle uue anatoomiaga hõlpsaks integreerimiseks oleks kindlasti vaja ümber kujundada."