I robot possono aiutare i medici a individuare e curare i tumori, ad esempio posizionando una sonda sottile nel posto giusto. Affinché robotica procedure di imaging come la risonanza magnetica, gli ingegneri IPA hanno sviluppato una nuova tecnologia di azionamento.
Terapia del tumore senza rischi ed effetti collaterali? Questo sembra ancora impensabile. Nei laboratori, tuttavia, gli scienziati stanno già lavorando a soluzioni per la medicina del futuro: "Uno dei principali obiettivi della ricerca è sviluppare tecnologie per interventi minimamente invasivi con cui i tumori possono essere trattati in modo così preciso ed efficiente che nessun tessuto sano viene distrutto". , spiega Johannes Horsch del gruppo di progetto Automation in Medicine and Biotechnology PAMB presso Fraunhofer IPA.
Posizionare la sonda utilizzando l'imaging
Insieme al suo team, l'ingegnere sta lavorando su robot con l'aiuto dei quali un chirurgo può posizionare con precisione una sonda sottile, prelevare un campione o trattare termicamente il tessuto tumorale. Portare una tale sonda esattamente nella posizione desiderata richiede abilità manuale e molta esperienza: quando il medico inserisce la minuscola sonda con un ago, deve orientarsi con l'aiuto di immagini che mostrano la posizione sullo schermo. “Finora, i metodi basati sui raggi X sono stati utilizzati principalmente per l'imaging. Tuttavia, questi hanno lo svantaggio di non rappresentare molto bene i tessuti molli, ad esempio gli organi. Inoltre, portano a una maggiore esposizione ai raggi X sia per il medico che per il paziente ", spiega Horsch.
Il problema più grande: la tecnologia degli azionamenti
"La tomografia a risonanza magnetica, o MRI in breve, ha quindi un potenziale maggiore per il futuro." I medici che desiderano utilizzare le immagini MRI per guidare una sonda verso un tumore del fegato, del polmone o dell'intestino raggiungono rapidamente i loro limiti: il tubo in cui si trova il paziente o il paziente Se il paziente è sdraiato, il chirurgo non ha quasi libertà di movimento. Per risolvere questo problema, vari team di ricerca in tutto il mondo stanno lavorando su robot per aiutare a inserire l'ago. "Il problema più grande è la tecnologia di trasmissione", riferisce Horsch. »I motori, parliamo di attuatori, non devono contenere materiali ferromagnetici o elettricamente conduttivi, poiché possono interferire con l'imaging MRI. I motori elettrici classici sono quindi esclusi. ”Anche i cilindri pneumatici, difficili da controllare, non sono adatti.
Soffietti in plastica come il cuore della trasmissione
La soluzione degli ingegneri IPA: un robot idraulico. Il cuore di questo attuatore sono i soffietti in plastica prodotti utilizzando la tecnologia di stampa 3D. Questi sembrano una piccola fisarmonica collegata a un tubo sottile e pieno di liquido. Quando il liquido è pressurizzato, la fisarmonica si espande o si piega. Questa curva può essere utilizzata per muovere un braccio robotico che guida una sonda ad ago, ad esempio.
Combinando due attuatori idraulici, il braccio del robot dovrebbe essere in grado di essere controllato con precisione in due direzioni spaziali. Grazie a un meccanismo di force feedback, il chirurgo, che muove il braccio del robot, avverte quando la sonda incontra resistenza. "La vera innovazione è che gli attuatori non contengono parti che interferiscono con le registrazioni MRI", riassume Horsch. L'idraulica consente di generare grandi forze in un piccolo spazio di installazione. Questo risolve i problemi di spazio all'interno del tubo MRT. Hai ancora bisogno di un motore per generare la pressione nelle linee, ma questo può essere ben schermato e alloggiato in una stanza adiacente.
La nuova tecnologia di trasmissione soddisfa le aspettative
Le indagini presso l'ospedale universitario di Mannheim hanno ora dimostrato che la nuova tecnologia di azionamento soddisfa le aspettative. "Questo ha creato le basi per lo sviluppo di un pratico sistema di posizionamento supportato da robot per gli interventi nella MRT", afferma Horsch. In un progetto di follow-up, lui e il suo team vogliono installare gli attuatori di piegatura in un robot che deve essere prodotto utilizzando la tecnologia di stampa 3D. Gli scienziati e gli ingegneri vogliono testarlo in uno studio preclinico sulle repliche di organi e tessuti umani, poiché vengono utilizzati per la formazione di professionisti medici.