I ricercatori sviluppano un metodo per stabilizzare le dita robotiche durante l’intervento chirurgico

I ricercatori dell’Università del Texas A&M hanno sviluppato una nuova tecnologia chirurgica per stabilizzare le braccia robotiche durante l’intervento. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Scientific Reports.

Le dita robotiche come estensione del chirurgo

Il team di ricercatori ha dimostrato che gli utenti possono avere una percezione accurata della distanza di contatto attraverso l’uso di correnti elettriche inviate alle impronte digitali. Le correnti elettriche causano piccole vibrazioni percepibili e gli utenti sono in grado di controllare le dita robotiche in modo più preciso e accurato quando operano su superfici fragili.

Secondo i ricercatori, il metodo potrebbe essere utilizzato dai chirurghi per ridurre lesioni involontarie, alcune delle quali si verificano durante procedure operative assistite da robot.

Hangye Park è un professore assistente nel Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica.

“Una delle sfide con le dita robotiche è assicurarsi che possano essere controllate con precisione sufficiente per atterrare dolcemente su tessuti biologici”, ha detto Park. “Con il nostro design, i chirurghi saranno in grado di ottenere una sensazione intuitiva di quanto lontane siano le loro dita robotiche dal contatto, informazione che potranno utilizzare per toccare strutture fragili con la giusta quantità di forza”.

I chirurghi utilizzano sistemi chirurgici assistiti da robot, o sistemi chirurgici telerobotici, come estensioni fisiche di se stessi. I chirurghi controllano quindi le dita robotiche con movimenti delle proprie dita, il che consente di eseguire procedure complesse a distanza. Ciò consente anche ai chirurghi di trattare più pazienti per le cure mediche e, a causa della piccola dimensione delle dita robotiche, possono essere eseguite incisioni più piccole. Con la tecnologia, i chirurghi non sono più tenuti a eseguire grandi incisioni, che sono spesso necessarie per ospitare le mani del chirurgo nel corpo del paziente.

Uno degli aspetti chiave del movimento delle dita robotiche con precisione è l’uso della trasmissione in diretta di informazioni visive, che provengono da telecamere posizionate sulle braccia telerobotiche. Ciò richiede ai chirurghi di osservare i monitor per sincronizzare i movimenti delle dita con i movimenti delle dita robotiche. Ciò aiuta a localizzare dove si trovano le dita robotiche e quanto sono vicine l’una all’altra.

Secondo Park, le informazioni visive da sole non sono sufficienti per guidare i movimenti delle dita fine, il che è estremamente importante quando le dita operano molto vicino al cervello e ad altri tessuti delicati.

“I chirurghi possono sapere quanto lontane sono le loro dita reali l’una dall’altra solo indirettamente, cioè guardando dove si trovano le dita robotiche l’una rispetto all’altra sul monitor”, ha detto Park. “Questa visione indiretta diminuisce la loro sensazione di quanto lontane siano le loro dita reali l’una dall’altra, il che a sua volta influisce su come controllano le dita robotiche”.

Guanto dotato di sonde di stimolazione

Tentando di superare questa sfida, il team di ricercatori ha sviluppato un modo alternativo per fornire informazioni sulla distanza, indipendente dal feedback visivo. Ciò avviene utilizzando guanti dotati di sonde di stimolazione, che inviano diverse frequenze di correnti elettriche alle dita. In questo modo, gli utenti sono stati in grado di essere addestrati ad associare la frequenza degli impulsi di corrente con la distanza, in modo tale che aumenti la frequenza degli impulsi di corrente quando un oggetto di test si avvicina.

La tecnologia era specifica per la sensibilità dell’utente alle frequenze di corrente elettrica. Ciò significa che nel caso di un utente sensibile a un’ampia gamma di frequenze di corrente, le informazioni sulla distanza venivano fornite con un aumento più piccolo delle correnti.

Secondo i ricercatori, gli utenti che ricevevano impulsi elettrici erano in grado di ridurre la forza di contatto di circa il 70% e avevano una maggiore consapevolezza della vicinanza alle superfici sottostanti. Una delle osservazioni conclusive è stata che le informazioni sulla vicinanza fornite attraverso impulsi elettrici leggeri erano circa tre volte più efficaci delle sole informazioni visive.

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Secondo Park, i nuovi sviluppi potrebbero aumentare notevolmente la manovrabilità durante l’intervento, riducendo al contempo i danni tissutali involontari.

“Il nostro obiettivo era quello di trovare una soluzione che migliorasse la precisione nella stima della vicinanza senza aumentare il carico di pensiero attivo necessario per questo compito”, ha detto. “Quando la nostra tecnica sarà pronta per l’uso in ambienti chirurgici, i medici saranno in grado di sapere intuitivamente quanto lontane sono le loro dita robotiche dalle strutture sottostanti, il che significa che potranno mantenere la loro attenzione attiva sull’ottimizzazione del risultato chirurgico dei loro pazienti”.