Изследователите разработват напълно пневматичен неврохирургичен робот

„В крайна сметка ние искаме медицинските изделия да подобрят резултатите от пациента и в никакъв случай да не влошат нещата“, казва Дейвид Комбър, докторант от четвърта година в университета Vanderbilt, който работи върху устройството.

Според Comber, изследователите се справят с това предизвикателство, като проектират и изграждат гъвкави задействащи механизми на основата, които използват стъпков механизъм, подобен на това как работи механичен молив, за да придвижват устройството на малки стъпки. По този начин се предотвратява прекомерното разширяване на системата и причинява вреда на пациента в случай на компютър или хардуер.

Силите на триене в тези задействащи механизми също трябваше да се справят, така че системата да работи възможно най-безпроблемно. За да намалят тези сили, дизайнерите са изградили задвижващите механизми с бутала, изработени от графит, обикновено използвани като суха смазка, и цилиндри, изработени от стъкло. Изравняването също е взето предвид при опит за намаляване на силите на триене и предотвратяване на свързването в устройството.

„Дизайнът за сглобяване на робота изисква регулируемо подравняване на няколко чифтосващи части като лагери на дневниците на линейни направляващи пръти; бутални пръчки, прикачени към плъзгащи се плочи, и бутални пръчки, прикачени към зъбни колани, “каза Comber. „Решението, което използвах във всеки случай, беше хлабав отвор с гайки и шайби. Коректирах всяко подравняване по усещане, докато триенето изглеждаше минимално. “

Един от най-големите проблеми, с които се сблъсква устройството, идва от нуждата му да работи ефективно в тесните пространства и мощните магнитни полета на MRI машина. Електромеханичните устройства не могат да бъдат използвани в устройството, тъй като магнитните полета, които създават, биха попречили на MRI изображението. Пневматичните устройства обаче произвеждат ограничени магнитни полета и не пречат на изображението. За по-нататъшно намаляване на влиянието на магнитните полета върху MRI изображението и самото устройство, роботът е построен с помощта на предимно не феромагнитни материали.

Устройството е проектирано така, че да е достатъчно компактно, за да се побере вътре в ЯМР с пациента. Това беше направено чрез максимално увеличаване на обема, наличен за устройството, като се позиционира върху леглото на ЯМР над главата на пациента. Механизмите вътре в устройството след това са кинематично свързани, за да се сведе до минимум дължината на хода и по този начин дължината на задвижването на буталото-цилиндър. По-обемните компоненти на системата, включително сензори за налягане и клапани, се съхраняват в отделно помещение, за да не се намесва MRI и са свързани към устройството чрез дълги линии от тръби.

Въпреки че текущата итерация на устройството е специфична за процедурата и местоположението, екипът смята, че технологията може да се използва един ден в редица различни медицински приложения.

„Технологиите, които разработваме тук, биха могли да бъдат адаптирани към други части на анатомията“, казва Comber. „Но със сигурност ще е необходим редизайн, за да се интегрира лесно с тази нова анатомия.“