Киборг хирургия

Неуловимый тремор рук присутствует у каждого здорового человека. Как правило, микродвижения незначительны, но для специалистов в области микрохирургии (операции на человеческом глазе, сшивание нервных волокон), тремор может представлять собой серьезную проблему.

Новый интеллектуальный хирургический инструмент, специализированный фиброоптический сенсор, позволяет компенсировать не контролированные движения, делая сотни корректирующих поправок для правильного позиционирования руки хирурга.

Ученые из университета Джона Хопкинса создали новое медицинское оборудование на основе технологии визуализации при помощи оптической когерентной томографии. Новая разработка носит название SMART – интеллектуальный полуавтоматический робото-хирургический микроманипулятор (Smart Micromanipulation Aided Robotic-surgical Tool).

Один из руководителей исследования говорит: «Микрохирургия полагается на полный контроль моторики при выполнении различных манипуляций. Но даже опытные хирурги не могут полностью контролировать моторику. Человеческая рука всегда дрожит. У наиболее устойчивых амплитуда движения составляет 50-100 микрон (толщина листа бумаги) со скорость несколько движений в одну секунду».

Новые оптико-механические технологии помогают стабилизировать и минимизировать воздействие дрожание рук. До сегодняшнего дня еще не было создано оборудования, которое соединяло бы равномерную и быструю оптоволоконную передачу изображения с ручным хирургическим инструментом.

Впервые удалось интегрировать высокочувствительный датчик на основе оптической когерентной томографии в хирургический инструмент. Оптическая когерентная томография привлекла внимание ученых благодаря высокой разрешающей способности (около 10 микрон) и длиной волны близкой к инфракрасному спектру.

Датчик крепиться на кончике хирургического инструмента – скальпеля или пинцета. Инфракрасный луч поступает на датчик по фибро-оптическому волокну. Микродвижения изменяют угол отражения луча. Данные об изменении угла регистрируются и обрабатываются компьютером, который посылает сигнал к маленькому пьезоэлектрическому моторчику, интегрированному в кончик хирургического инструмента, который компенсирует тремор.

Сенсор и моторчика действуют с частотой до 500 герц (500 движений в секунду), что на много больше, чем частота обычного тремора рук – от 0 до 15 герц.

Новое медицинское оборудование успешно прошло лабораторные испытания на фантоме и курином эмбрионе. Ученые надеются, что в ближайшие годы прибор найдет применение в широкой клинической практике.

Описание и принципы работы прибора опубликованы в журнале Optics Express

Бренды