Robots kunnen artsen helpen tumoren op te sporen en te behandelen, bijvoorbeeld door een fijne sonde op de juiste plek te plaatsen. Zodat robotica beeldvormingsprocedures zoals magnetische resonantiebeeldvorming, hebben IPA-ingenieurs een nieuwe aandrijftechnologie ontwikkeld.
Tumortherapie zonder risico's en bijwerkingen? Toch lijkt dit ondenkbaar. Maar het werken in de laboratoria van wetenschappers al op oplossingen voor de toekomst van de geneeskunde, "Een van de belangrijkste doelstellingen van het onderzoek is het ontwikkelen van technologieën voor minimaal invasieve procedures die tumoren die geen gezond weefsel wordt vernietigd kan zo nauwkeurig en efficiënt worden behandeld mogelijk te maken," , verklaart Johannes Horsch van de projectgroep Automatisering in de geneeskunde en de biotechnologie PAMB van de Fraunhofer IPA.
Plaats de sonde met behulp van imaging
Samen met zijn team werkt de ingenieur aan robots, met behulp waarvan een chirurg een fijne sonde nauwkeurig kan positioneren, een monster kan nemen of het tumorweefsel thermisch kan behandelen. Om een dergelijke sonde precies op de gewenste locatie te brengen, zijn vaardigheid en ervaring vereist: als de arts de kleine sonde met een naald introduceert, moet hij zich oriënteren door middel van afbeeldingen die de positie op het scherm aangeven. "Tot nu toe worden op röntgen gebaseerde methoden meestal gebruikt voor beeldvorming. Deze hebben echter het nadeel dat ze niet erg zacht weefsel, bijvoorbeeld organen, vertegenwoordigen. Bovendien leiden ze zowel bij de arts als bij de patiënt tot een verhoogde blootstelling aan röntgenstraling ", legt Horsch uit.
Grootste probleem: aandrijftechnologie
"Meer mogelijkheden voor de toekomst, heeft dan ook de magnetische resonantie imaging, korte MRT" Een andere ontmoeting artsen die willen om te leiden met behulp van MRI-beelden, een sonde naar een lever, long of colon tumor, snel bereikt worden. De buis waarin de patiënt of Patiënt liegt, laat de chirurg nauwelijks bewegingsvrijheid. Om dit probleem op te lossen, werken verschillende onderzoeksteams over de hele wereld aan robots om de naald te plaatsen. "Het grootste probleem is aandrijftechnologie", meldt Horsch. "De motoren, spreken we van actuatoren mag geen ferromagnetisch of elektrisch geleidende materialen bevatten, omdat deze kunnen interfereren met de MRI-beeldvorming. Klassieke elektromotoren zijn daarom geëlimineerd. "Zelfs pneumatische cilinders die moeilijk te regelen zijn, zijn niet geschikt.
Plastic balg als het hart van de schijf
De oplossing van de IPA-ingenieurs: een hydraulische robotaandrijving. De kern van deze actuator bestaat uit kunststof balgen gemaakt met 3D-printtechnologie. Deze zien eruit als een klein accordeon dat is verbonden met een dunne, met vloeistof gevulde buis. Wanneer de vloeistof onder druk staat, expandeert of buigt de accordeon. Deze bocht kan worden gebruikt om een robotarm te verplaatsen die, bijvoorbeeld, een naaldsonde draagt.
Door twee hydraulische actuators te combineren, kan de robotarm nauwkeurig in twee ruimtelijke richtingen worden bestuurd. Dankzij een force feedback-mechanisme voelt de chirurg die de robotarm beweegt, wanneer de sonde weerstand ondervindt. "De echte innovatie is dat de actuators geen onderdelen bevatten die de MRI-opnamen belemmeren", zegt Horsch. De hydraulica kan grote krachten genereren in een kleine ruimte. Dit lost de ruimteproblemen op in de MRI-buis. Hoewel u nog steeds een motor nodig hebt die de druk in de leidingen creëert, maar deze kan goed worden afgeschermd in een aangrenzende kamer.
Nieuwe aandrijftechnologie voldoet aan de verwachtingen
Studies aan het universiteitsziekenhuis Mannheim hebben nu aangetoond dat de nieuwe aandrijftechnologie aan de verwachtingen voldoet. "Dit legde de basis voor de ontwikkeling van een praktisch robotachtig positioneringssysteem voor interventies op MRI," zegt Horsch. In een vervolgproject willen hij en zijn team de buigactoren installeren in een robot die ook met 3D-afdruktechnologie moet worden vervaardigd. De wetenschappers en ingenieurs willen dit testen in een preklinisch onderzoek naar replica's van menselijke organen en weefsels, omdat ze worden gebruikt voor de training van medische professionals.