Дослідники розробили метод стабілізації роботизованих пальців під час операції

Дослідники університету Техасу розробили нову хірургічну технологію для стабілізації роботизованих рук під час операції. Нове дослідження було опубліковано в журналі Scientific Reports.

Роботизовані пальці як розширення хірурга

Команда дослідників продемонструвала, що користувачі можуть мати точне сприйняття відстані до контакту за допомогою електричних струмів, які надсилаються до відбитків пальців. Електричні струми викликають маленькі, але відчутні вібрації, і користувачі можуть контролювати роботизовані пальці більш точно і точно при роботі з крихкими поверхнями. 

За словами дослідників, цей метод може бути використаний хірургами для зменшення випадкових травм, деякі з яких відбуваються під час роботизованої операції. 

Hangye Park – асистент професора в департаменті електротехніки та комп’ютерних наук. 

“Одним з викликів роботизованих пальців є забезпечення того, щоб вони могли бути контрольовані досить точно, щоб м’яко приземлитися на біологічні тканини”, – сказав Парк. “З нашим дизайном хірурги зможуть отримати інтуїтивне відчуття того, наскільки далеко їхні роботизовані пальці від контакту, інформацію, яку вони можуть використовувати, щоб доторкнутися до крихких структур з правильною кількістю сили.”

Хірурги використовують роботизовані системи операції, або телеопераційні системи, як фізичні розширення себе. Хірурги потім контролюють роботизовані пальці рухами з власних, що дозволяє виконувати складні процедури на відстані. Це також дозволяє хірургам приймати більше пацієнтів для медичної допомоги, і через малий розмір роботизованих пальців можуть бути зроблені менші розрізи. З цієї технологією хірургам не потрібно робити великі розрізи, які часто потрібні для розміщення рук хірурга в тілі пацієнта. 

Одним з ключових аспектів руху роботизованих пальців точно є використання прямої трансляції візуальної інформації, яка надходить з камер, розміщених на телеопераційних руках. Це вимагає від хірургів спостерігати монітори, щоб зіставити рухи своїх пальців з рухами телеопераційних пальців. Це допомагає їм визначити, де знаходяться їхні роботизовані пальці і наскільки вони близькі один до одного. 

За словами Парка, візуальна інформація сама по собі не достатня для керівництва рухами пальців, що дуже важливо, коли пальці працюють дуже близько до мозку та інших крихких тканин. 

“Хірурги можуть знаати, наскільки далеко один від одного їхні фактичні пальці, тільки опосередковано, тобто, дивлячись, де їхні роботизовані пальці знаходяться один відносно одного на моніторі”, – сказав Парк. “Цей круговий погляд зменшує їхнє відчуття того, наскільки далеко один від одного їхні фактичні пальці, що потім впливає на те, як вони контролюють свої роботизовані пальці.”

Перчанка з пробами стимуляції

Спробувавши подолати цей виклик, команда дослідників розробила альтернативний спосіб доставки інформації про відстань, який незалежний від візуальної інформації. Вони роблять це, використовуючи перчатки з пробами стимуляції, які передають різні частоти електричних струмів на кінчики пальців. За допомогою цього користувачі могли бути навчені асоціювати частоту імпульсів струму з відстанню, таким чином, що збільшується частота струмів, коли тестовий об’єкт наближається. 

Ця технологія була специфічна для чутливості користувача до частот електричних струмів. Це означає, що у випадку, коли користувач чутливий до ширшого діапазону частот струмів, інформація про відстань доставляється з меншим збільшенням струмів.

За словами дослідників, користувачі, які отримують електричні імпульси, були здатні зменшити силу контакту приблизно на 70%, і мали підвищену свідомість про близькість до підлеглих поверхонь. Одним з висновків було те, що інформація про близькість, доставлена через легкі електричні імпульси, була приблизно в три рази більш ефективною, ніж тільки візуальна інформація. 

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

За словами Парка, нові розробки можуть суттєво збільшити маневреність під час операції, а також мінімізувати випадкові пошкодження тканин. 

“Наша мета була розробити рішення, яке поліпшить точність оцінки близькості без збільшення навантаження активного мислення, необхідного для цього завдання”, – сказав він. “Коли наша техніка буде готова для використання в хірургічних умовах, лікарі зможуть інтуїтивно знати, наскільки далеко їхні роботизовані пальці від підлеглих структур, що означає, що вони можуть зберігати активну увагу на оптимізації результату операції своїх пацієнтів.”