Investigadores desarrollan robot neuroquirúrgico totalmente neumático

"En última instancia, queremos que los dispositivos médicos mejoren los resultados de los pacientes y que, de todos modos, no empeoren las cosas", dijo David Comber, estudiante de doctorado de cuarto año en la Universidad de Vanderbilt que trabajó en el dispositivo.

Según Comber, los investigadores abordaron este desafío diseñando y construyendo actuadores flexibles basados en fuelles que utilizan un mecanismo paso a paso, similar a cómo funciona un lápiz mecánico, para mover el dispositivo en pequeños incrementos. Hacer esto evita que el sistema se extienda demasiado y cause daños al paciente en caso de falla de una computadora o hardware.

Las fuerzas de fricción dentro de estos actuadores también tuvieron que ser tratadas para que el sistema funcionara lo más suavemente posible. Para reducir estas fuerzas, los diseñadores construyeron los actuadores con pistones de grafito, comúnmente utilizados como lubricante seco, y cilindros de vidrio. También se consideró la alineación al intentar reducir las fuerzas de fricción y evitar la unión en el dispositivo.

“El diseño para el ensamblaje del robot requería una alineación ajustable de varias piezas de acoplamiento, como cojinetes de cojinete en barras de guía lineales; barras de pistón acopladas a placas deslizantes y barras de pistón acopladas a correas de distribución ", dijo Comber. “La solución que utilicé en todos los casos fue un agujero holgado con tuercas y arandelas. Ajusté cada alineación por tacto hasta que la fricción parecía ser mínima ”.

Uno de los mayores problemas que enfrenta el dispositivo proviene de su necesidad de operar efectivamente en espacios reducidos y poderosos campos magnéticos de una máquina de resonancia magnética. Los dispositivos electromecánicos no podían usarse en el dispositivo, ya que los campos magnéticos que crean interferirían con la imagen de IRM. Sin embargo, los dispositivos neumáticos producen campos magnéticos limitados y no interfieren con la imagen. Para reducir aún más los efectos de los campos magnéticos en la imagen de resonancia magnética, y el dispositivo en sí, el robot fue construido utilizando principalmente materiales no ferromagnéticos.

El dispositivo está diseñado para ser lo suficientemente compacto como para caber dentro de la resonancia magnética con el paciente. Esto se hizo maximizando el volumen disponible para el dispositivo colocándolo en la cama de la resonancia magnética por encima de la cabeza del paciente. Los mecanismos dentro del dispositivo se acoplaron cinemáticamente para minimizar la longitud de la carrera y, por lo tanto, la longitud del actuador de pistón-cilindro. Los componentes más voluminosos del sistema, incluidos los sensores de presión y las válvulas, se mantienen en una habitación separada para evitar interferir con la resonancia magnética y se conectan al dispositivo mediante largas líneas de tubos.

Si bien la iteración actual del dispositivo es específica del procedimiento y la ubicación, el equipo cree que la tecnología podría usarse algún día en varias aplicaciones médicas diferentes.

"Las tecnologías que estamos desarrollando aquí podrían adaptarse a otras partes de la anatomía", dijo Comber. "Pero ciertamente requeriría un rediseño para integrarse fácilmente con esa nueva anatomía".