Ερευνητές Ανάπτυξαν Μέθοδο για τη Σταθεροποίηση Ρομποτικών Δακτύλων Κατά τη Χειρουργική

Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Τέξας A&M έχουν αναπτύξει μια νέα χειρουργική τεχνολογία για τη σταθεροποίηση ρομποτικών βραχιόνων κατά τη χειρουργική. Η νέα μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Scientific Reports.

Ρομποτικές Άκρες ως Επέκταση του Χειρουργού

Η ομάδα των ερευνητών απέδειξε ότι οι χρήστες μπορούν να έχουν μια ακριβή αντίληψη της απόστασης έως επαφή μέσω της χρήσης ηλεκτρικών ρευμάτων που στέλνονται στα δακτυλικά αποτυπώματα. Τα ηλεκτρικά ρεύματα προκαλούν μικρές αλλά ανιχνεύσιμες δονήσεις, και οι χρήστες μπορούν να ελέγχουν τις ρομποτικές άκρες με πιο ακριβή και精确ό τρόπο κατά τη λειτουργία σε εύθραυστες επιφάνειες. 

Σύμφωνα με τους ερευνητές, η μέθοδος αυτή θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί από χειρουργούς για να μειώσουν τις ακούσιες травματίες, κάποιες από τις οποίες συμβαίνουν κατά τη διάρκεια ρομποτικών χειρουργικών διαδικασιών. 

Ο Hangye Park είναι επίκουρος καθηγητής στο Τμήμα Ηλεκτρολόγων και Ηλεκτρονικών Μηχανικών. 

“Μια από τις προκλήσεις με τις ρομποτικές άκρες είναι να διασφαλιστεί ότι μπορούν να ελεγχθούν με ακρίβεια αρκετά για να προσγειωθούν απαλά σε βιολογικό ιστό,” είπε ο Park. “Με το σχέδιό μας, οι χειρουργοί θα μπορέσουν να λάβουν μια ενστικτώδη αντίληψη της απόστασης των ρομποτικών τους ακρών από την επαφή, πληροφορίες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να αγγίξουν ευαίσθητες δομές με την κατάλληλη ποσότητα δύναμης.”

Οι χειρουργοί χρησιμοποιούν ρομποτικές χειρουργικές συστήματα, ή τηλερομποτικές χειρουργικές συστήματα, ως φυσικές επεκτάσεις του εαυτού τους. Οι χειρουργοί ελέγχουν τις ρομποτικές άκρες με κινήσεις από τα δικά τους, γεγονός που επιτρέπει σε πολύπλοκες διαδικασίες να γίνονται από απόσταση. Αυτό επίσης επιτρέπει στους χειρουργούς να αναλαμβάνουν περισσότερους ασθενείς για ιατρική φροντίδα, και λόγω του μικρού μεγέθους των ρομποτικών ακρών, μπορούν να γίνονται μικρότερες τομές. Με την τεχνολογία, οι χειρουργοί δεν χρειάζεται να κάνουν μεγάλες τομές, οι οποίες συχνά απαιτούνται για να φιλοξενήσουν τα χέρια του χειρουργού στο σώμα του ασθενούς. 

Μια από τις κλειδιώδεις πτυχές της μετακίνησης των ρομποτικών ακρών με ακρίβεια είναι η χρήση ζωντανού ροής οπτικής πληροφορίας, η οποία προέρχεται από κάμερες που τοποθετούνται σε τηλερομποτικές άκρες. Αυτό απαιτεί από τους χειρουργούς να παρακολουθούν οθόνες για να συγχρονίσουν τις κινήσεις των δακτύλων τους με τις κινήσεις των τηλερομποτικών δακτύλων. Αυτό τους βοηθά να εντοπίσουν πού βρίσκονται οι ρομποτικές άκρες τους και πόσο κοντά είναι η μια στην άλλη. 

Σύμφωνα με τον Park, η οπτική πληροφορία μόνο δεν είναι αρκετή για να οδηγήσει τις λεπτές κινήσεις των δακτύλων, γεγονός που είναι εξαιρετικά σημαντικό όταν οι άκρες λειτουργούν πολύ κοντά στο εγκέφαλο και σε άλλους ευαίσθητους ιστούς. 

“Οι χειρουργοί μπορούν να γνωρίζουν πόσο μακριά είναι τα δικά τους δάκτυλα η μια από την άλλη μόνο έμμεσα, δηλαδή, κοιτώντας πού βρίσκονται οι ρομποτικές άκρες τους σχετικά με την άλλη στην οθόνη,” είπε ο Park. “Αυτή η έμμεση άποψη μειώνει την αίσθηση της απόστασης μεταξύ των δακτύλων τους, γεγονός που επηρεάζει τον τρόπο με τον οποίο ελέγχουν τις ρομποτικές άκρες τους.”

Γάντι Φορέμενο με Ερεθιστικές Σονδες

Προσπαθώντας να υπερβούν αυτή την πρόκληση, η ομάδα των ερευνητών ανέπτυξε ένα εναλλακτικό τρόπο για την παράδοση πληροφορίας απόστασης, και είναι ανεξάρτητη από την οπτική ανάδραση. Αυτό γίνεται με τη χρήση γαντιών που φέρουν ερεθιστικές σονδες, οι οποίες μεταφέρουν διαφορετικές συχνότητες ηλεκτρικών ρευμάτων στα δακτυλικά αποτυπώματα. Με αυτόν τον τρόπο, οι χρήστες ήταν σε θέση να εκπαιδευτούν για να συνδέσουν τη συχνότητα των παλμών ρεύματος με την απόσταση, με τρόπο τέτοιο ώστε να υπάρχει αύξηση της συχνότητας των ρευμάτων όταν ένα αντικείμενο έρχεται πιο κοντά. 

Η τεχνολογία ήταν συγκεκριμένη για την ευαισθησία του χρήστη στις συχνότητες των ηλεκτρικών ρευμάτων. Αυτό σημαίνει ότι σε περίπτωση που ο χρήστης είναι ευαίσθητος σε ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων ρευμάτων, η πληροφορία απόστασης παραδόθηκε με μια μικρότερη αύξηση των ρευμάτων.

Σύμφωνα με τους ερευνητές, οι χρήστες που έλαβαν ηλεκτρικούς παλμούς ήταν σε θέση να μειώσουν τη δύναμη επαφής τους κατά περίπου 70%, και είχαν μια αυξημένη αντίληψη της εγγύτητας στις υποκείμενες επιφάνειες. Μια από τις τελικές παρατηρήσεις ήταν ότι η πληροφορία εγγύτητας που παραδόθηκε μέσω ήπιας ηλεκτρικής διέγερσης ήταν περίπου τρεις φορές πιο αποτελεσματική από την οπτική πληροφορία μόνο. 

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

Σύμφωνα με τον Park, οι νέες εξελίξεις θα μπορούσαν να αυξήσουν δραματικά την ευκινησία κατά τη χειρουργική, ενώ ταυτόχρονα μειώνουν τις ακούσιες ζημιές στους ιστούς. 

“Ο στόχος μας ήταν να αναπτύξουμε μια λύση που θα βελτίωνε την ακρίβεια στην εκτίμηση της εγγύτητας χωρίς να αυξάνει το φορτίο της ενεργού σκέψης που απαιτείται για αυτήν την εργασία,” είπε. “Όταν η τεχνική μας είναι έτοιμη για χρήση σε χειρουργικές ρυθμίσεις, οι γιατροί θα μπορέσουν να γνωρίζουν ενστικτωδώς πόσο μακριά είναι οι ρομποτικές άκρες τους από τις υποκείμενες δομές, γεγονός που σημαίνει ότι θα μπορέσουν να διατηρήσουν την ενεργή προσοχή τους στην оптимποίηση του χειρουργικού αποτελέσματος των ασθενών τους.”