211service.com
Ormliknande robotar för hjärtkirurgi
En ormliknande kirurgisk robot från Carnegie Mellon University kunde låta en kirurg som utför en kritisk hjärtoperation göra bara ett snitt.
Klar att sondera: CardioArm kan vicka sig in i en kropp och utföra hjärtablationer. En operatör styr robotens rörelser med hjälp av en joystick.
Den böjda roboten, känd som CardioArm, har en serie leder som automatiskt anpassar sig för att följa kursen som plottas av robotens huvud. Detta ger större precision än vad ett flexibelt endoskop kan erbjuda. Det är verkligen lättare att kontrollera, säger Robert Webster III, professor vid Vanderbilt University som arbetar med flexibla medicinska sonder och inte var involverad i CardioArm-projektet.
CardioArm manövreras med hjälp av en dator och en joystick. Den har 102 frihetsgrader, varav tre kan aktiveras samtidigt. Detta gör att den kan komma in genom en enda punkt i bröstet och linda sig runt hjärtat tills den når rätt plats för att till exempel ta bort problematisk vävnad. Det fina med [designen] är att varje led följer vart du gick i rymden. Det är inte alltid möjligt i andra konstruktioner, säger Webster. Denna typ av kontroll förhindrar sonden från att stöta in i känslig vävnad. Nackdelen med en sammanfogad robot är dock att den är svårare att miniatyrisera, säger Webster.
Den minsta versionen av enheten är 300 millimeter lång och har en diameter på 12 millimeter. Så småningom hoppas CMU-forskarna kunna göra en orm tillräckligt liten för att komma in i blodomloppet genom ett blodkärl, säger Marco Zenati , en av de främsta forskarna på CardioArm-projektet och professor i kirurgi vid University of Pittsburgh.
Zenati har använt robotkirurgiska assistenter tidigare och noterar att de alla har begränsningar. Da Vinci-systemet, till exempel, kan inte klämma sig in i trånga platser i människokroppen och kräver fem eller sex ingångar, säger han.
Zenati insåg behovet av mer avancerade robotar för minimalt invasiv kirurgi och samarbetade med Howie Choset , en TR35-utmärkelse känd för sitt arbete på CMU med crawlning robot ormar , och Alon Wolf , grundare och chef för Biorobotics and Biometrics Lab vid Technion, Israel Institute of Technology.
Vi jobbar på att bara ha en enda port i kroppen och från den punkten kunna nå vilken plats som helst, säger Zenati. Det finns ingen teknik som tillåter en att göra det. Den enda är CardioArm.
Sonden utvecklas för närvarande av startupen Cardiorobotics, tidigare känd som Innovationsteknik , som Zenati och Choset grundade 2005. Hittills har teamet utfört framgångsrika kardiovaskulära operationer på nio grisar och två mänskliga kadaver, säger Choset. Enligt företagets webbplats bör försök på människor inledas senare i år.
Ormar i hjärtan: Den ormliknande CardioArmen rör sig inuti membranet som omsluter ett gris hjärta.
För minimalt invasiv kirurgi har du antingen ett linjärt laparoskop som är styvt eller ett flexibelt endoskop som lätt spänns; det finns inget som är både flexibelt och styvt, säger Choset. Men CardioArm har fördelarna med båda, säger han.
Jag tror att det Howie har är en bra plattform för att komma till den [kirurgiska] platsen, säger Nabil Simaan , en biträdande professor vid Columbia University som arbetar med insättbara, ormliknande sonder för buken.
Teamet hoppas kunna börja testa CardioArm i naturlig öppningskirurgi – en teknik där vävnader avlägsnas genom befintliga öppningar i kroppen, såsom munnen, för att undvika postoperativ smärta och minska återhämtningstiden. Zenati siktar på att kirurger ska använda CardioArms unisont, som en bläckfisk, med två eller tre tentakler som alla går in genom ett snitt och sedan förgrenar sig.