Forskere forbedrer robotarm brukt i kirurgi

Robotkirurgi er i ferd med å bli mer avansert og nøyaktig, spesielt med de nyeste utviklingene fra forskere ved Tokyo Institute of Technology. De har laget en ny type kontroller for robotarmen som brukes i kirurgi. Kontrolleren har som mål å gjøre jobben til kirurgen lettere samtidig som den gir utmerket nøyaktighet, og den gjør dette ved å kombinere de to hovedtypene av grep som brukes i kommersielt tilgjengelige robotiske systemer.

De siste ti årene har sett store fremgang innen robotassisterende kirurgi, og teknologien er nå til stede i nesten alle subspecialiteter. Robot-systemene som brukes i robotassisterende kirurgi inkluderer ofte en kontrollerenhet som manipuleres av kirurgen for å kontrollere en robotarm. Fingernemme og nøyaktighet til kirurger er forbedret gjennom disse systemene. De skalerer håndbevegelser ned til mindre bevegelser og kan filtrere ut håndtremor. Vanlige kirurgiske komplikasjoner som kirurgisk infeksjon på stedet er redusert av systemene også.

Robotassisterende kirurgi har likevel ulemper, og visse problemer oppstår for de som utfører kirurgien. Ofte lider robotkirurger av fysisk ubehag under prosedyrer og fingertrøtthet setter inn. Disse problemene skyldes måten kontrolleren holdes på. De to hovedtypene grep som ofte brukes for å kontrollere kirurgiske roboter er “pinch grip” og “power grip”. Pinch-grepet, som har blitt brukt i konvensjonelle kirurgier i århundrer, er når tommel, middelfinger og pekefinger brukes til å fullføre høy-presisjonsbevegelser. Power-grepet er når et håndtak holdes med hele hånden, og det brukes ofte for store bevegelser.

Pinch-grepet kan ofte forårsake trøtthet på grunn av spenningen det legger på visse hånd- og finger-muskelgrupper, og power-grepet er mindre nøyaktig. På grunn av dette er ingen av dem det perfekte valget.

Den nyeste publiserte studien i The International Journal of Medical Robotics and Computer Assisted Surgery, fremmet av Mr. Solmon Jeong og Dr. Kotaro Tadano fra Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech), fremhever en ny løsning.

Forskerne utviklet en ny kontroller som kombinerer de to ulike typene grep. Ifølge Dr. Tadano: “I robotkirurgi er begrensningene til de to konvensjonelle grepstypene sterkt relatert til fordelene og ulemper ved hver grepstype. Derfor ønsket vi å undersøke om en kombinerende grepstype kan forbedre håndteringseffekten under robotkirurgi, da dette kan utnytte fordelene til begge grepstyper samtidig som det kompenserer for deres ulemper.”

Forskerne fikk lovende resultater fra proof-of-concept-eksperimentet. De gikk videre med å designe et kirurgisk robotsystem med en modulær kontroller som kan justeres til tre ulike typer grep: pinch, power eller kombinerende grep. Resultatene viste at den kombinerende grepstypen fungerte bedre på mange måter, inkludert antall feil, tiden som var nødvendig og den totale lengden av bevegelsene som ble utført for å nå målene. Den kombinerende grepstypen var også enklere og mer komfortabel å bruke, ifølge mange som deltok i eksperimentet.

“Manipuleringsmetoden for master-kontrollere for robotkirurgi har en betydelig innvirkning når det gjelder intuitivitet, komfort, nøyaktighet og stabilitet. I tillegg til å muliggjøre nøyaktig drift, kunne en komfortabel manipuleringsmetode potensielt være til fordel for både pasienten og kirurgen,” sa Dr. Tadano.

De nye utviklingene vil være kritiske i å fremme robotkirurgi, og de vil ytterligere lukke gapet mellom menneske og robot innen industrien.