Robot Worm lavorato dietro gli angoli in un gabinetto testa

Per rimuovere i tumori nell'orecchio interno, è una cosa difficile: I medici di solito devono rimuovere tutti dell'osso temporale. In futuro, raggiunge un tunnel largo 5 mm attraverso l'osso, il mini-robot "Niliboro" fresata da Fraunhofer. Per le aree sensibili come i vasi sanguigni e nervi, fa un ampio sweep. Utilizzare il cuscino gonfiabile del robot è fisso durante l'intervento chirurgico. In primo luogo, i ricercatori stanno sviluppando la geometria della tasca ottimale con diversi prototipi.

Diagnosi di tumore dell'orecchio interno: non c'è modo di aggirare un'operazione. Tuttavia, l'orecchio interno non è facilmente accessibile: è coperto da un osso del cranio del cervello chiamato mastoide, noto anche come osso petroso. Inoltre, molti vasi sanguigni e nervi attraversano il tessuto circostante. I medici quindi hanno tagliato abbastanza dell'osso mastoideo fino a quando non hanno rintracciato ciascuna di queste strutture sensibili. Questo è l'unico modo per garantire che non vengano danneggiati. Il più delle volte, tuttavia, ciò significa che i medici devono rimuovere l'intero osso. Dopo l'operazione, riempiono il foro risultante con tessuto adiposo dell'addome.

Operare attraverso un piccolo tunnel

In futuro questa operazione sarà più delicata: quindi un piccolo foro di 5 mm di diametro è sufficiente per tagliare il tumore dall'orecchio interno. Ciò è reso possibile dal Niliboro (robot di perforazione non lineare), che i ricercatori del gruppo di progetto di Mannheim per l'automazione in medicina e biotecnologia presso il Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automation IPA stanno sviluppando insieme ai loro colleghi dell'Università tecnica di Darmstadt, dell'Università di Aachen e dell'Ospedale Universitario di Düsseldorf.

Ci sono già trapani che possono fresare un tunnel in un osso, ma si fanno strada solo direttamente nell'osso. "Per la prima volta, Niliboro può perforare anche dietro gli angoli", afferma Lennart Karstensen, scienziato del gruppo di progetto. È questa proprietà che rende possibili operazioni mininvasive sui tumori dell'orecchio interno. Perché se il tunnel fosse dritto, si avvicinerebbe pericolosamente ai nervi qua e là. Per non danneggiarli, il diametro del tunnel non deve essere superiore a uno a 2 mm. Tuttavia, non è possibile operare attraverso un foro così piccolo. Niliboro invece è in grado di evitare zone sensibili, quindi il tunnel può essere largo 5 mm. Così largo abbastanza per eseguire l'operazione.

Le linee idrauliche consentono al verme del robot di strisciare in avanti

Ma come fa il "verme" a tagliare l'osso mastoideo sulle curve e dietro gli angoli? "Il verme è composto da una testa e una coda", spiega Karstensen. "Queste due parti sono collegate tra loro in modo flessibile da un soffietto." La struttura ricorda un autobus di servizio pubblico troppo lungo, in cui le parti anteriore e posteriore sono collegate da una struttura simile a un tubo flessibile che ricorda una fisarmonica.

Nel suo percorso attraverso l'osso, il robot è collegato al mondo esterno, ovvero i dispositivi di controllo e le pompe in sala operatoria, tramite 8-12 linee idrauliche. Queste linee gli consentono di strisciare nella giusta direzione: in primo luogo, pompano fluido idraulico in tre cuscini situati nella parte posteriore. I cuscini riempiono lo spazio tra il verme e l'osso e fissano così la parte posteriore del mini-robot in posizione. Il liquido ora scorre nel mantice: la "fisarmonica" si apre e spinge la testa in avanti. Il verme si sta allungando e spostando ulteriormente la sua parte anteriore nell'osso.

Il trapano, che è attaccato alla testa, apre la strada. Ora la parte posteriore è serrata, come un verme vivente: per fare questo si gonfiano i cuscini della parte anteriore e la tengono in posizione mentre il fluido idraulico fuoriesce dai cuscini posteriori. Le linee ora aspirano anche il liquido dal soffietto. Si contrae e si trascina dietro la parte posteriore. A poco a poco, Niliboro si fa strada. »Possiamo impostare la direzione di movimento del robot utilizzando i cuscini nella parte anteriore. Se, ad esempio, dovesse svoltare a sinistra, riempiamo il cuscino sinistro in modo meno stretto rispetto agli altri e il robot si ribalta a sinistra ", afferma Karstensen.

Sviluppo del primo prototipo

In laboratorio e poi in sala operatoria, il percorso che Niliboro sta pavimentando viene monitorato con precisione millimetrica: utilizzando un sistema di tracciamento elettromagnetico, abbreviato EMT, sviluppato dai colleghi dell'Università Tecnica di Darmstadt. Inoltre, un tomografo computerizzato scatta sporadicamente foto e controlla la posizione.

I ricercatori hanno già costruito un primo prototipo. Al momento è cinque volte più grande della versione finale pianificata. Per il momento è costituito solo dalla parte anteriore comprensiva del soffietto, ovvero il centrotavola. Gli scienziati ora vogliono ottimizzare ed espandere il prototipo un po 'alla volta. Una volta completata la tecnologia, Niliboro dovrebbe ridursi alle dimensioni finali. Tra due anni, sperano i ricercatori, i medici potranno testare per la prima volta il mini-robot.