Các nhà nghiên cứu phát triển phương pháp ổn định ngón tay robot trong phẫu thuật

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Texas A&M đã phát triển một công nghệ phẫu thuật mới để ổn định cánh tay robot trong quá trình phẫu thuật. Nghiên cứu mới đã được công bố trên tạp chí Scientific Reports.

Ngón tay robot như một phần mở rộng của bác sĩ phẫu thuật

Đội ngũ nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng người dùng có thể có nhận thức chính xác về khoảng cách đến điểm tiếp xúc thông qua việc sử dụng dòng điện được gửi đến dấu vân tay. Dòng điện gây ra những rung động nhỏ nhưng có thể nhận biết, và người dùng có thể kiểm soát ngón tay robot một cách chính xác và chính xác hơn khi hoạt động trên bề mặt dễ vỡ.

Theo các nhà nghiên cứu, phương pháp này có thể được sử dụng bởi các bác sĩ phẫu thuật để giảm thiểu chấn thương không mong muốn, một số trong đó xảy ra trong quá trình phẫu thuật hỗ trợ robot.

Hangye Park là giáo sư trợ lý tại Bộ môn Kỹ thuật Điện và Máy tính.

“Một trong những thách thức với ngón tay robot là đảm bảo rằng chúng có thể được kiểm soát chính xác đủ để nhẹ nhàng đặt lên mô sinh học,” Park nói. “Với thiết kế của chúng tôi, các bác sĩ phẫu thuật sẽ có thể có nhận thức trực giác về khoảng cách từ ngón tay robot của họ đến điểm tiếp xúc, thông tin mà họ có thể sử dụng để chạm vào cấu trúc dễ vỡ với lực vừa đủ.”

Các bác sĩ phẫu thuật sử dụng hệ thống phẫu thuật hỗ trợ robot, hoặc hệ thống phẫu thuật từ xa, như một phần mở rộng vật lý của chính họ. Sau đó, các bác sĩ phẫu thuật kiểm soát ngón tay robot bằng cách di chuyển tay của mình, cho phép thực hiện các thủ tục phức tạp từ xa. Điều này cũng cho phép các bác sĩ phẫu thuật chăm sóc nhiều bệnh nhân hơn, và do kích thước nhỏ của ngón tay robot, các vết mổ nhỏ hơn có thể được thực hiện. Với công nghệ này, các bác sĩ phẫu thuật không cần phải tạo ra các vết mổ lớn, thường cần thiết để chứa tay của bác sĩ trong cơ thể bệnh nhân.

Một trong những khía cạnh quan trọng của việc di chuyển ngón tay robot chính xác là sử dụng luồng trực tiếp thông tin hình ảnh, được lấy từ camera đặt trên cánh tay robot từ xa. Điều này yêu cầu các bác sĩ phẫu thuật quan sát màn hình để khớp chuyển động tay của họ với chuyển động ngón tay robot. Điều này giúp họ xác định vị trí ngón tay robot của họ và khoảng cách giữa chúng.

Theo Park, thông tin hình ảnh alone không đủ để hướng dẫn chuyển động ngón tay tinh tế, điều này cực kỳ quan trọng khi ngón tay hoạt động rất gần với não và mô sinh học dễ vỡ khác.

“Các bác sĩ phẫu thuật chỉ có thể biết khoảng cách giữa ngón tay thực sự của họ với nhau một cách gián tiếp, tức là bằng cách nhìn vào vị trí ngón tay robot của họ tương đối với nhau trên màn hình,” Park nói. “Quan điểm gián tiếp này làm giảm nhận thức của họ về khoảng cách giữa ngón tay thực sự của họ, điều này sau đó ảnh hưởng đến cách họ kiểm soát ngón tay robot.”

Găng tay được trang bị cảm biến kích thích

Để vượt qua thách thức này, đội ngũ nhà nghiên cứu đã phát triển một cách khác để cung cấp thông tin khoảng cách, và nó độc lập với thông tin hình ảnh. Họ làm điều này bằng cách sử dụng găng tay được trang bị cảm biến kích thích, truyền các tần số dòng điện khác nhau đến ngón tay. Bằng cách này, người dùng có thể được đào tạo để liên kết tần số dòng điện với khoảng cách, theo cách mà tần số dòng điện tăng lên khi vật thể thử nghiệm đến gần.

Công nghệ này cụ thể cho độ nhạy của người dùng với tần số dòng điện. Điều này có nghĩa là trong trường hợp người dùng nhạy cảm với phạm vi tần số dòng điện rộng hơn, thông tin khoảng cách được cung cấp với sự tăng nhỏ hơn của dòng điện.

Theo các nhà nghiên cứu, những người nhận dòng điện có thể giảm lực tiếp xúc xuống khoảng 70%, và họ có nhận thức cao hơn về sự gần gũi với bề mặt dưới. Một trong những quan sát kết luận là thông tin khoảng cách được cung cấp thông qua dòng điện kích thích nhẹ là khoảng ba lần hiệu quả hơn so với chỉ thông tin hình ảnh.

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

Theo Park, những phát triển mới này có thể tăng đáng kể khả năng điều khiển trong quá trình phẫu thuật, đồng thời giảm thiểu thiệt hại mô sinh học không mong muốn.

“Mục tiêu của chúng tôi là tìm ra một giải pháp có thể cải thiện độ chính xác trong việc ước tính khoảng cách mà không tăng gánh nặng của suy nghĩ chủ động cần thiết cho nhiệm vụ này,” ông nói. “Khi kỹ thuật của chúng tôi sẵn sàng để sử dụng trong môi trường phẫu thuật, các bác sĩ sẽ có thể trực giác biết được khoảng cách từ ngón tay robot của họ đến cấu trúc dưới, điều này có nghĩa là họ có thể tập trung chủ động vào việc tối ưu hóa kết quả phẫu thuật của bệnh nhân.”