Výzkumníci vyvinuli metodu pro stabilizaci robotických prstů během chirurgie

Výzkumníci z Texas A&M University vyvinuli novou chirurgickou technologii pro stabilizaci robotických ramen během chirurgie. Nová studie byla publikována v časopise Scientific Reports.

Robotické prsty jako rozšíření chirurga

Tým výzkumníků prokázal, že uživatelé mohou mít přesnou představu o vzdálenosti k kontaktu pomocí elektrických proudů, které jsou zasílány na otisky prstů. Elektrické proudy způsobují malé, ale vnímatelné vibrace, a uživatelé jsou schopni ovládat robotické prsty přesnějším a přesnějším způsobem při operaci na křehkých površích.

Podle výzkumníků by mohla být tato metoda použita chirurgy ke snížení neúmyslných zranění, některá z nichž se vyskytují během roboticky asistovaných operačních procedur.

Hangye Park je asistent profesora na katedře elektrotechniky a počítačového inženýrství.

“Jednou z výzev robotických prstů je zajištění toho, aby mohly být ovládány dostatečně přesně, aby jemně přistály na biologických tkáních,” řekl Park. “S naším návrhem budou chirurgové schopni získat intuitivní pocit, jak daleko jsou jejich robotické prsty od kontaktu, informace, které mohou poté použít k dotyku křehkých struktur s právě správnou silou.”

Chirurgové využívají roboticky asistované chirurgické systémy, nebo telerobotické chirurgické systémy, jako fyzické rozšíření sebe sama. Chirurgové poté ovládají robotické prsty pomocí pohybů ze svých vlastních, což umožňuje provádět složité procedury na dálku. To také umožňuje chirurgům léčit více pacientů, a protože robotické prsty jsou malé, mohou být provedeny menší incize. S touto technologií nejsou chirurgové vyžadováni k provedení velkých incizí, které jsou často potřebné k ubytování rukou chirurga v těle pacienta.

Jednou z klíčových aspektů přesného pohybu robotických prstů je použití živého přenosu vizuálních informací, které pocházejí z kamer umístěných na telerobotických ramenech. To vyžaduje, aby chirurgové sledovali monitory, aby mohli sladit pohyby svých prstů s pohyby telerobotických prstů. To jim pomáhá lokalizovat, kde jsou jejich robotické prsty a jak blízko jsou k sobě.

Podle Parka nejsou vizuální informace samy o sobě dostatečné k vedení jemných pohybů prstů, což je extrémně důležité, když prsty operují velmi blízko mozku a dalších jemných tkání.

“Chirurgové mohou vědět, jak daleko jsou jejich skutečné prsty od sebe pouze nepřímo, tj. pohledem na to, kde jsou jejich robotické prsty relativně k sobě na monitoru,” řekl Park. “Tento okruh snižuje jejich pocit, jak daleko jsou jejich skutečné prsty od sebe, což poté ovlivňuje, jak ovládají své robotické prsty.”

Rukavice s stimulačními sondami

Pokusit se překonat tuto výzvu, tým výzkumníků vyvinul alternativní způsob, jak dodat informace o vzdálenosti, a to nezávisle na vizuálním zpětném vazbě. Tohoto docílili pomocí rukavic s stimulačními sondami, které přenášejí různé frekvence elektrických proudů na prsty. Uživatelé byli schopni být trénováni, aby spojili frekvenci proudových pulzů s vzdáleností, způsobem, který zvyšuje frekvenci proudových pulzů, když je testovací objekt blíž.

Technologie byla specifická pro citlivost uživatele na frekvence elektrických proudů. To znamená, že v případě, že uživatel je citlivý na širší rozsah frekvencí proudů, byly informace o vzdálenosti dodány se menšími změnami proudů.

Podle výzkumníků byli uživatelé, kteří dostávali elektrické pulzy, schopni snížit sílu kontaktu o asi 70%, a měli zvýšenou povědomí o blízkosti k podkladním povrchům. Jedním z závěrečných pozorování bylo, že informace o blízkosti dodávané prostřednictvím jemných elektrických pulzů byly asi třikrát účinnější než pouze vizuální informace.

http://www.youtube.com/watch?v=5KRSRfeL_tE&feature=emb_title

Podle Parka by mohla nová vývojová fáze dramaticky zvýšit manévrovatelnost během chirurgie, zatímco současně minimalizuje neúmyslné poškození tkání.

“Naším cílem bylo vyvinout řešení, které by zlepšilo přesnost odhadu vzdálenosti bez zvýšení zátěže aktivního myšlení potřebného pro tuto úlohu,” řekl. “Když naše technika bude připravena k použití v chirurgických prostředích, lékaři budou schopni intuitivně vědět, jak daleko jsou jejich robotické prsty od podkladních struktur, což znamená, že budou moci udržet své aktivní zaměření na optimalizaci chirurgického výsledku svých pacientů.”