Исследователи разработали метод для стабилизации роботизированных пальцев во время хирургии

Исследователи из Техасского университета A&M разработали новую хирургическую технологию для стабилизации роботизированных рук во время операции. Новое исследование было опубликовано в журнале Scientific Reports.

Роботизированные пальцы как расширение хирурга

Команда исследователей продемонстрировала, что пользователи могут иметь точное представление о расстоянии до контакта с помощью электрических токов, которые отправляются на отпечатки пальцев. Электрические токи вызывают небольшие, но ощутимые вибрации, и пользователи могут контролировать роботизированные пальцы более точно и точно при работе на хрупких поверхностях.

По мнению исследователей, этот метод может быть использован хирургами для снижения количества непреднамеренных травм, некоторые из которых происходят во время роботизированных оперативных процедур.

Хэнъе Пак – ассистент профессора в департаменте электротехники и компьютерных наук.

“Одной из проблем с роботизированными пальцами является обеспечение того, чтобы они могли быть контролируемы достаточно точно, чтобы мягко приземлиться на биологическую ткань”, – сказал Пак. “С нашей конструкцией хирурги смогут получить интуитивное представление о том, насколько далеко их роботизированные пальцы находятся от контакта, информацию, которую они могут затем использовать, чтобы прикоснуться к хрупким структурам с правильной силой.”

Хирурги используют роботизированные системы хирургии, или теле-роботизированные системы, как физические расширения себя. Затем хирурги контролируют роботизированные пальцы с помощью движений своих собственных, что позволяет выполнять сложные процедуры удаленно. Это также позволяет хирургам принимать больше пациентов для медицинской помощи, и из-за небольшого размера роботизированных пальцев можно делать меньшие разрезы. С помощью этой технологии хирургам не нужно делать большие разрезы, которые часто необходимы для размещения рук хирурга в теле пациента.

Одним из ключевых аспектов точного перемещения роботизированных пальцев является использование прямой трансляции визуальной информации, которая поступает от камер, размещенных на теле-роботизированных руках. Для этого хирургам необходимо наблюдать за мониторами, чтобы сопоставить движения своих пальцев с движениями теле-роботизированных пальцев. Это помогает им определить, где находятся их роботизированные пальцы и насколько они близко друг к другу.

По мнению Пака, визуальная информация одна не достаточно для управления точными движениями пальцев, что крайне важно, когда пальцы работают очень близко к мозгу и другой деликатной ткани.

“Хирурги могут знать, насколько далеко друг от друга находятся их реальные пальцы, только косвенно, то есть, глядя на то, где находятся их роботизированные пальцы относительно друг друга на мониторе”, – сказал Пак. “Этот косвенный взгляд уменьшает их представление о том, насколько далеко друг от друга находятся их реальные пальцы, что затем влияет на то, как они контролируют свои роботизированные пальцы.”

Перчатка с стимуляционными зондами

Пытаясь преодолеть эту проблему, команда исследователей разработала альтернативный способ доставки информации о расстоянии, который не зависит от визуальной обратной связи. Они используют перчатки с стимуляционными зондами, которые передают разные частоты электрических токов на кончики пальцев. Благодаря этому пользователи могут быть обучены ассоциировать частоту токов с расстоянием, так что при приближении тестового объекта частота токов увеличивается.

Технология была специфична для чувствительности пользователя к частотам электрических токов. Это означает, что в случае, если пользователь чувствителен к более широкому диапазону частот токов, информация о расстоянии доставлялась с меньшим увеличением токов.

По мнению исследователей, пользователи, получавшие электрические импульсы, могли снизить силу контакта примерно на 70%, и они имели повышенное представление о близости к основным поверхностям. Одним из заключительных наблюдений было то, что информация о близости, доставляемая через мягкие электрические импульсы, была примерно в три раза более эффективной, чем только визуальная информация.

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

По мнению Пака, новые разработки могут значительно увеличить маневренность во время операции, а также минимизировать непреднамеренный ущерб тканям.

“Наша цель была разработать решение, которое улучшит точность оценки близости без увеличения бремени активного мышления, необходимого для этой задачи”, – сказал он. “Когда наша техника будет готова для использования в хирургических условиях, врачи смогут интуитивно знать, насколько далеко их роботизированные пальцы находятся от основной структуры, что означает, что они смогут сосредоточиться на оптимизации хирургического результата для своих пациентов.”