นักวิจัยพัฒนาวิธีการเพื่อยึดมั่นปลายนิ้วหุ่นยนต์ระหว่างการผ่าตัด

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเท็กซัส A&M ได้พัฒนเทคโนโลยีการผ่าตัดใหม่สำหรับการยึดมั่นปลายนิ้วหุ่นยนต์ระหว่างการผ่าตัด การศึกษใหม่ ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Scientific Reports.

ปลายนิ้วหุ่นยนต์เป็นส่วนขยายของศัลยแพทย์

ทีมนักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าผู้ใช้สามารถมีการรับรู้ระยะทางที่แม่นยำผ่านการใช้กระแสไฟฟ้าที่ส่งไปยังลายนิ้วมือ กระแสไฟฟ้าทำให้เกิดการกระตุกเล็กน้อยแต่สามารถรับรู้ได้ และผู้ใช้สามารถควบคุมปลายนิ้วหุ่นยนต์ได้อย่างแม่นยำและถูกต้องเมื่อทำการผ่าตัดบนพื้นผิวที่อ่อนแอ

ตามที่นักวิจัยระบุ วิธีการนี้สามารถใช้โดยศัลยแพทย์ในการลดการบาดเจ็บที่ไม่คาดคิด ซึ่งบางส่วนเกิดขึ้นระหว่างการผ่าตัดที่ใช้หุ่นยนต์

ฮังเย ปาร์ค เป็นอาจารย์ผู้ช่วยในภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์

“หนึ่งในความท้าทายของปลายนิ้วหุ่นยนต์คือการรับประกันว่าสามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำเพียงพอในการสัมผัสพื้นผิวชีวภาพ” ปาร์คกล่าว “ด้วยการออกแบบของเรา ศัลยแพทย์จะสามารถรู้สึกถึงระยะทางที่ปลายนิ้วหุ่นยนต์ของตนอยู่ห่างจากพื้นผิว ซึ่งเป็นข้อมูลที่พวกเขาสามารถใช้ในการสัมผัสโครงสร้างที่อ่อนแอด้วยแรงที่เหมาะสม”

ศัลยแพทย์ใช้ระบบการผ่าตัดที่ใช้หุ่นยนต์หรือระบบการผ่าตัดทางไกลเป็นส่วนขยายของตนเอง ศัลยแพทย์ควบคุมปลายนิ้วหุ่นยนต์ด้วยการเคลื่อนไหวของมือตนเอง ซึ่งช่วยให้สามารถทำการผ่าตัดที่ซับซ้อนได้ทางไกล นอกจากนี้ยังช่วยให้ศัลยแพทย์สามารถดูแลผู้ป่วยได้มากขึ้น และเนื่องจากขนาดที่เล็กของปลายนิ้วหุ่นยนต์ จึงสามารถทำการผ่าตัดได้ด้วยการผ่านที่เล็ก

หนึ่งในประเด็นสำคัญของการเคลื่อนปลายนิ้วหุ่นยนต์อย่างแม่นยำคือการใช้การถ่ายทอดสดของข้อมูลภาพ ซึ่งมาจากกล้องที่ติดตั้งบนแขนหุ่นยนต์ทางไกล ซึ่งต้องการให้ศัลยแพทย์观察จอภาพเพื่อจับคู่การเคลื่อนไหวของนิ้วของตนเองกับการเคลื่อนไหวของปลายนิ้วหุ่นยนต์

ตามที่ปาร์คกล่าว ข้อมูลภาพเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอสำหรับการเคลื่อนไหวของนิ้วที่แม่นยำ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญมากเมื่อปลายนิ้วหุ่นยนต์กำลังทำงานใกล้กับสมองและเนื้อเยื่ออ่อนแออื่นๆ

“ศัลยแพทย์สามารถรู้ได้เพียงว่าปลายนิ้วหุ่นยนต์ของตนอยู่ห่างจากกันแค่ไหนโดยอ้อม คือโดยดูว่าปลายนิ้วหุ่นยนต์ของตนอยู่ห่างจากกันแค่ไหนบนจอภาพ” ปาร์คกล่าว “การมองเห็นแบบอ้อมนี้ทำให้พวกเขาสูญเสียการรับรู้ระยะทางที่แท้จริงระหว่างนิ้วของตนเอง ซึ่งส่งผลต่อการควบคุมปลายนิ้วหุ่นยนต์ของตน”

ถุงมือที่ติดตั้งโพรบส์ต้านกระตุก

ในการเอาชนะความท้าทายนี้ ทีมนักวิจัยได้พัฒนาวิธีการส่งผ่านข้อมูลระยะทางที่ไม่ขึ้นอยู่กับการให้ข้อมูลภาพ พวกเขาใช้ถุงมือที่ติดตั้งโพรบส์ต้านกระตุก ซึ่งส่งกระแสไฟฟ้าไปยังปลายนิ้ว โดยผู้ใช้สามารถฝึกให้รับรู้ความถี่ของกระแสไฟฟ้ากับระยะทางได้

เทคโนโลยีนี้ขึ้นอยู่กับความไวต่อความถี่กระแสไฟฟ้าของผู้ใช้ ซึ่งหมายความว่าหากผู้ใช้ไวต่อช่วงความถี่กระแสไฟฟ้าที่กว้างกว่า ข้อมูลระยะทางจะถูกส่งผ่านด้วยการเพิ่มขึ้นของกระแสไฟฟ้าที่น้อยกว่า

ตามที่นักวิจัยระบุ ผู้ใช้ที่ได้รับกระแสไฟฟ้าสามารถลดแรงสัมผัสลงได้ประมาณ 70% และมีการรับรู้ระยะทางที่ดีขึ้น การสังเกตที่สำคัญคือการให้ข้อมูลระยะทางผ่านกระแสไฟฟ้าแบบอ่อนๆ มีประสิทธิภาพมากกว่าการให้ข้อมูลภาพถึง 3 เท่า

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

ตามที่ปาร์คกล่าว การพัฒนานี้สามารถเพิ่มความคล่องตัวในการผ่าตัดได้มากในขณะเดียวกันก็ลดการบาดเจ็บของเนื้อเยื่อโดยไม่ตั้งใจ

“เป้าหมายของเราคือการค้นหาวิธีแก้ปัญหาที่จะปรับปรุงความแม่นยำในการประมาณระยะทางโดยไม่เพิ่มภาระของการคิดอย่างกระตือรือร้นสำหรับงานนี้” เขากล่าว “เมื่อเทคนิคของเราพร้อมใช้งานในห้องผ่าตัดแล้ว แพทย์จะสามารถรู้สึกถึงระยะทางที่ปลายนิ้วหุ่นยนต์ของตนอยู่ห่างจากโครงสร้างที่อยู่ด้านล่างได้อย่างมี直覺 ซึ่งหมายความว่าพวกเขาสามารถรักษาการมุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงผลลัพธ์ของการผ่าตัดของผู้ป่วยได้”