Forscher verbessern den in der Chirurgie verwendeten Roboterarm

Die robotische Chirurgie wird immer fortschrittlicher und präziser, insbesondere durch die jüngsten Entwicklungen von Wissenschaftlern am Tokyo Institute of Technology. Sie haben einen neuen Typ von Controller für den in der Chirurgie verwendeten Roboterarm entwickelt. Der Controller zielt darauf ab, die Arbeit des Chirurgen zu erleichtern und gleichzeitig eine hervorragende Präzision zu bieten, und er erreicht dies, indem er die beiden Haupttypen von Greifmethoden kombiniert, die in kommerziell verfügbaren Robotersystemen verwendet werden.

In den letzten zehn Jahren haben sich in der robotergestützten Chirurgie große Fortschritte ergeben, und die Technologie ist in fast allen Subspezialitäten vorhanden. Die in der robotergestützten Chirurgie verwendeten Robotersysteme enthalten oft ein Controller-Gerät, das vom Chirurgen manipuliert wird, um einen Roboterarm zu steuern. Die Geschicklichkeit und Präzision der Chirurgen werden durch diese Systeme verbessert. Sie skalieren die Handbewegungen in kleinere Bewegungen und können Handzittern filtern. Häufige chirurgische Komplikationen wie Infektionen der Operationsstelle werden durch die Systeme reduziert.

Die robotergestützte Chirurgie hat jedoch auch Nachteile, und bestimmte Probleme treten für diejenigen auf, die die Operation durchführen. Oft leiden robotische Chirurgen während der Eingriffe an physischem Unbehagen und Fingerermüdung. Diese Probleme sind auf die Art und Weise zurückzuführen, in der der Controller gegriffen wird. Die zwei Haupttypen von Greifmethoden, die oft zur Steuerung chirurgischer Roboter verwendet werden, sind der “Pinch-Grip” und der “Power-Grip”. Der Pinch-Grip, der in konventionellen Operationen seit Jahrhunderten verwendet wird, ist, wenn der Daumen, der Mittelfinger und der Zeigefinger verwendet werden, um hochpräzise Bewegungen auszuführen. Der Power-Grip ist, wenn ein Griff mit der gesamten Hand gegriffen wird, und er wird oft für große Bewegungen verwendet.

Der Pinch-Grip verursacht oft Ermüdung aufgrund der Spannung, die er auf bestimmte Hand- und Finger-muskeln ausübt, und der Power-Grip ist weniger präzise. Aufgrund dessen ist keiner von beiden die perfekte Option.

Die neu veröffentlichte Studie in The International Journal of Medical Robotics and Computer Assisted Surgery, vorgestellt von Herrn Solmon Jeong und Dr. Kotaro Tadano vom Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech), stellt eine neue Lösung vor.

Die Forscher entwickelten einen neuen Controller, der diese beiden verschiedenen Greifmethoden kombiniert. Laut Dr. Tadano: “In der robotischen Chirurgie sind die Einschränkungen der beiden konventionellen Greifmethoden stark mit den Vorteilen und Nachteilen jeder Greifmethode verbunden. Daher wollten wir untersuchen, ob eine kombinierte Greifmethode die Manipulationsleistung während der robotischen Chirurgie verbessern kann, da sie die Vorteile beider Greifmethoden nutzen und ihre Nachteile ausgleichen kann.”

Die Forscher erhielten vielversprechende Ergebnisse aus dem Proof-of-Concept-Experiment. Sie gingen weiter und entwarfen ein robotisches Chirurgiesystem mit einem modularen Controller, der auf drei verschiedene Greifmethoden angepasst werden kann: Pinch, Power oder kombiniertes Greifen. Die Ergebnisse zeigten, dass die kombinierte Greifmethode in vielen Aspekten besser abschnitt, einschließlich der Anzahl der Fehler, der Zeit, die benötigt wurde, und der Gesamtlänge der Bewegungen, die zum Erreichen der Ziele erforderlich waren. Die kombinierte Greifmethode war auch einfacher und komfortabler zu verwenden, laut den meisten, die am Experiment beteiligt waren.

“Die Manipulationsmethode der Master-Controller für die robotische Chirurgie hat einen erheblichen Einfluss in Bezug auf Intuitivität, Komfort, Präzision und Stabilität. Zusätzlich zur ermöglichten präzisen Operation könnte eine komfortable Manipulationsmethode sowohl dem Patienten als auch dem Chirurgen potenziell zugutekommen”, sagte Dr. Tadano.

Die neuen Entwicklungen werden entscheidend sein, um die robotische Chirurgie voranzutreiben, und sie werden die Lücke zwischen Mensch und Roboter in der Branche weiter schließen.