Araştırmacılar Tamamen Pnömatik Nöroşirurjik Robot Geliştirdi

Vanderbilt Üniversitesi'nde çalışan dördüncü sınıf doktora öğrencisi David Comber, “Nihayetinde, tıbbi cihazların hasta sonuçlarını iyileştirmesini istiyoruz ve yine de işleri daha da kötüleştirmiyoruz” dedi.

Comber'e göre, araştırmacılar bu zorluğa, cihazı küçük artışlarla hareket ettirmek için mekanik bir kalemin nasıl çalıştığına benzer bir step mekanizması kullanan körük tabanlı, esnek aktüatörler tasarlayıp inşa ederek yaklaştılar. Bunu yapmak, bir bilgisayar veya donanım arızası durumunda sistemin aşırı genişlemesini ve hastaya zarar vermesini önler.

Bu aktüatörler içindeki sürtünme kuvvetlerinin de ele alınması gerekiyordu, böylece sistem mümkün olduğunca düzgün çalışıyordu. Bu kuvvetleri azaltmak için tasarımcılar, genellikle kuru yağlayıcı olarak kullanılan grafit pistonlar ve camdan yapılmış silindirlerle aktüatörleri inşa ettiler. Sürtünme kuvvetlerini azaltmaya ve cihazda bağlanmayı önlemeye çalışırken de hizalama dikkate alınmıştır.

“Robot montajı için tasarım, lineer kılavuz çubuklar üzerindeki muylu yatakları gibi çeşitli eşleşen parçaların ayarlanabilir hizalanmasını gerektiriyordu; kayar plakalara bağlı piston kolları ve triger kayışlarına bağlı piston kolları ”dedi. “Her durumda kullandığım çözüm, somunlar ve pullarla gevşek bir delikti. Sürtünme en az düzeyde görünene kadar her hizalamayı hissederek ayarladım. ”

Cihazın karşılaştığı en büyük sorunlardan biri, bir MRI makinesinin dar alanlarda ve güçlü manyetik alanlarda etkin çalışma ihtiyacından kaynaklandı. Elektro-mekanik cihazlar, oluşturdukları manyetik alanlar MRI görüntüsünü etkileyeceğinden cihazda kullanılamaz. Ancak pnömatik cihazlar sınırlı manyetik alanlar üretir ve görüntüyü engellemez. Manyetik alanların MRI görüntüsü ve cihazın kendisi üzerindeki etkilerini daha da azaltmak için, robot çoğunlukla ferromanyetik olmayan malzemeler kullanılarak üretildi.

Cihaz, MRI'nın içine hastaya uyacak kadar kompakt olacak şekilde tasarlanmıştır. Bu, cihazın başının üstündeki MRI yatağına yerleştirilerek cihazın kullanabileceği hacmi en üst düzeye çıkararak yapıldı. Cihaz içindeki mekanizmalar daha sonra strok uzunluğunu ve dolayısıyla piston-silindir aktüatörünün uzunluğunu en aza indirmek için kinematik olarak birleştirildi. Basınç sensörleri ve valfler de dahil olmak üzere sistemin daha büyük bileşenleri, MRI'ya müdahale etmemek için ayrı bir odada tutulur ve uzun boru hatları ile cihaza bağlanır.

Cihazın mevcut yinelemesi prosedüre ve yere özgü olsa da, ekip teknolojinin bir gün farklı tıbbi uygulamalarda kullanılabileceğine inanıyor.

“Burada geliştirdiğimiz teknolojiler anatominin diğer kısımlarına uyarlanabilir” dedi Comber. “Ama kesinlikle bu yeni anatomiyle kolayca bütünleşmek için yeniden tasarım yapılması gerekiyor.”