Naukowcy opracowali metodę stabilizacji palców robota podczas operacji

Naukowcy z Texas A&M University opracowali nową technologię chirurgiczną do stabilizacji ramion robota podczas operacji. Nowe badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Scientific Reports.

Palcówki robota jako przedłużenie chirurga

Zespół naukowców udowodnił, że użytkownicy mogą mieć dokładne pojęcie odległości do kontaktu za pomocą prądów elektrycznych, które są wysyłane do odcisków palców. Prądy elektryczne powodują małe, ale wyczuwalne wibracje, a użytkownicy są w stanie kontrolować palce robota w bardziej precyzyjny i dokładny sposób podczas operowania na delikatnych powierzchniach.

Zdaniem naukowców, metoda ta może być stosowana przez chirurgów w celu zmniejszenia niezamierzonych urazów, które występują podczas operacji z użyciem robota.

Hangye Park jest adiunktem w Wydziale Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej.

“Jednym z wyzwań związanych z palcami robota jest zapewnienie, że mogą one być kontrolowane wystarczająco precyzyjnie, aby delikatnie dotknąć biologicznych tkanek”, powiedział Park. “Z naszym projektem, chirurdzy będą mogli uzyskać intuicyjne poczucie, jak daleko ich palce robota są od kontaktu, informację, którą mogą następnie wykorzystać, aby dotknąć delikatnych struktur z odpowiednią siłą”.

Chirurdzy wykorzystują systemy chirurgiczne z użyciem robota, lub telerobota, jako fizyczne przedłużenie siebie. Następnie kontrolują palce robota ruchami swoimi, co pozwala na wykonanie skomplikowanych procedur na odległość. Pozwala to również chirurgom na przyjęcie większej liczby pacjentów do opieki medycznej, a ze względu na mały rozmiar palców robota, można wykonać mniejsze nacięcia. Z tej technologii, chirurdzy nie muszą wykonywać dużych nacięć, które są często wymagane do umieszczenia rąk chirurga w ciele pacjenta.

Jednym z kluczowych aspektów precyzyjnego poruszania palcami robota jest wykorzystanie transmisji wideo w czasie rzeczywistym, która pochodzi z kamer umieszczonych na ramionach telerobota. Wymaga to, aby chirurdzy obserwowali monitory, aby dopasować ruchy swoich palców do ruchów palców robota. Pomaga im to określić, gdzie znajdują się ich palce robota i jak blisko są one od siebie.

Zdaniem Parka, informacje wizualne same w sobie nie są wystarczające do kierowania precyzyjnymi ruchami palców, co jest niezwykle ważne, gdy palce operują bardzo blisko mózgu i innych delikatnych tkanek.

“Chirurdzy mogą tylko wiedzieć, jak daleko od siebie są ich prawdziwe palce, pośrednio, czyli patrząc, gdzie są ich palce robota względem siebie na monitorze”, powiedział Park. “Ten pośredni widok zmniejsza ich poczucie, jak daleko od siebie są ich prawdziwe palce, co wpływa na to, jak kontrolują palce robota”.

Rękawica wyposażona w sondy stymulujące

Próbując pokonać to wyzwanie, zespół naukowców opracował alternatywny sposób dostarczania informacji o odległości, niezależny od informacji wizualnej. Robią to, wykorzystując rękawice wyposażone w sondy stymulujące, które przekazują różne częstotliwości prądów elektrycznych na czubki palców. Dzięki temu, użytkownicy byli w stanie nauczyć się kojarzyć częstotliwość impulsów prądowych z odległością, w taki sposób, że zwiększała się częstotliwość prądów, gdy obiekt testowy znajdował się coraz bliżej.

Technologia ta była specyficzna dla wrażliwości użytkownika na częstotliwości prądów elektrycznych. Oznacza to, że w przypadku użytkownika wrażliwego na szerszy zakres częstotliwości prądów, informacje o odległości były dostarczane z mniejszym wzrostem prądów.

Zdaniem naukowców, użytkownicy otrzymujący impulsy elektryczne byli w stanie obniżyć siłę kontaktu o około 70%, i mieli zwiększoną świadomość bliskości powierzchni podstawowych. Jednym z końcowych spostrzeżeń było to, że informacje o bliskości dostarczane przez łagodne impulsy elektryczne były około trzykrotnie bardziej skuteczne niż same informacje wizualne.

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

Zdaniem Parka, nowe rozwiązania mogą znacznie zwiększyć manewrowość podczas operacji, jednocześnie minimalizując niezamierzone uszkodzenia tkanek.

“Naszym celem było opracowanie rozwiązania, które poprawiłoby dokładność w szacowaniu odległości bez zwiększania obciążenia aktywnego myślenia potrzebnego do tego zadania”, powiedział. “Gdy nasza technika będzie gotowa do użycia w środowiskach chirurgicznych, lekarze będą mogli intuicyjnie wiedzieć, jak daleko ich palce robota są od podstawowych struktur, co oznacza, że będą mogli utrzymać aktywny focus na optymalizacji wyniku operacji ich pacjentów”.