Исследователи разрабатывают полностью пневматический нейрохирургический робот

«В конечном счете, мы хотим, чтобы медицинские приборы улучшали результаты лечения пациентов, а не ухудшали ситуацию», - сказал Дэвид Комбер, студент четвертого курса аспирантуры в университете Вандербильта, который работал над этим устройством.

По словам Комбера, исследователи решили эту проблему, спроектировав и изготовив гибкие приводы на основе сильфона, в которых используется шаговый механизм, аналогичный механическому карандашу, для перемещения устройства с небольшим шагом. Это предотвращает чрезмерное расширение системы и причинение вреда пациенту в случае сбоя компьютера или оборудования.

Силы трения внутри этих приводов также необходимо учитывать, чтобы система работала максимально плавно. Чтобы уменьшить эти силы, конструкторы создали приводы с поршнями из графита, обычно используемого в качестве сухой смазки, и цилиндрами из стекла. Выравнивание также учитывалось при попытке уменьшить силы трения и предотвратить связывание в устройстве.

«Конструкция для сборки робота требовала регулируемого выравнивания нескольких сопряженных деталей, таких как опорные подшипники на линейных направляющих стержнях; поршневые штоки соединены со скользящими пластинами, а поршневые штоки соединены с ремнями ГРМ », - сказал Комбер. «Решение, которое я использовал в каждом случае, было свободным отверстием с гайками и шайбами. Я корректировал каждое выравнивание на ощупь, пока трение не показалось минимальным ».

Одна из самых больших проблем, стоящих перед устройством, возникла из-за его необходимости эффективно работать в стесненных условиях и в мощных магнитных полях машины МРТ. Электромеханические устройства не могут быть использованы в устройстве, поскольку создаваемые ими магнитные поля будут мешать МРТ-изображению. Пневматические устройства, однако, создают ограниченные магнитные поля и не мешают изображению. Для дальнейшего уменьшения влияния магнитных полей на изображение МРТ и самого устройства робот был построен с использованием в основном неферромагнитных материалов.

Устройство спроектировано так, чтобы быть достаточно компактным, чтобы поместиться в МРТ с пациентом. Это было сделано путем максимизации объема, доступного для устройства, путем размещения его на ложе МРТ над головой пациента. Затем механизмы внутри устройства были кинематически связаны, чтобы минимизировать длину хода и, следовательно, длину поршневого цилиндрового привода. Крупногабаритные компоненты системы, включая датчики давления и клапаны, хранятся в отдельном помещении, чтобы не мешать работе МРТ, и соединяются с устройством длинными трубопроводами.

Несмотря на то, что текущая итерация устройства зависит от конкретной процедуры и местоположения, команда полагает, что эту технологию можно использовать однажды в ряде различных медицинских приложений.

«Технологии, которые мы здесь разрабатываем, могут быть адаптированы к другим частям анатомии», - сказал Комбер. «Но это, безусловно, потребует редизайна для легкой интеграции с этой новой анатомией».