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Robot compatibili con la risonanza magnetica
Ingegneri presso Università Johns Hopkins hanno progettato un nuovo motore compatibile con l'imaging a risonanza magnetica (MRI) in modo che possa guidare un robot guidato da immagini per applicazioni mediche, come biopsie e terapie per il cancro. Il motore compatibile con la risonanza magnetica consente ai medici di eseguire procedure in remoto all'interno dello scanner, utilizzando la risonanza magnetica per guidare il robot.
Robot sicuro per la risonanza magnetica Questo dispositivo medico robotico, progettato per fornire ai chirurghi l'accesso remoto alla ghiandola prostatica, è realizzato in ceramica, gomma e plastica, quindi è sicuro da usare all'interno di uno scanner MRI. È alimentato da un nuovo tipo di motore e guidato dalle immagini a risonanza magnetica. I test hanno dimostrato che l'ago può essere posizionato entro un millimetro da un bersaglio selezionato nell'immagine, ottenendo biopsie tumorali più precise.
La vera novità di ciò che hanno fatto è la compatibilità con gli ambienti ad alto campo magnetico come la risonanza magnetica, afferma David Trumper , professore di ingegneria al MIT.
Quando i medici eseguono biopsie del cancro su organi come la ghiandola prostatica, sono comunemente guidati da scanner a ultrasuoni. Ma tali metodi di imaging sono solo in grado di visualizzare, ad esempio, la forma esterna della prostata. Pertanto, i medici scelgono alla cieca campioni da testare, correndo il rischio di perdere un tumore vero e proprio. La chirurgia guidata da una risonanza magnetica e un robot telecomandato sarebbe molto più accurata perché l'ago robotico potrebbe essere allineato direttamente con il tumore visto dalla risonanza magnetica. Ma fino ad ora, nessun dispositivo era in grado di funzionare all'interno del piccolo tunnel dello scanner senza distorcere le immagini, che dipendono da un forte magnete e da correnti elettriche.
Il robot Johns Hopkins, costruito utilizzando tecniche convenzionali, è stato progettato per consentire l'accesso dell'ago transperineale alla prostata sotto la guida diretta della risonanza magnetica. Essenziale per arrivare a un millimetro, un livello di precisione necessario, del tumore mirato è un nuovo motore sviluppato appositamente per questa applicazione. Il motore fornisce un'attivazione pneumatica controllabile in modo che il dispositivo robotico sia in grado di muoversi costantemente e lentamente accanto al paziente nello scanner MRI, afferma Dan Stoianovici , professore associato di urologia e ingegneria meccanica presso la Johns Hopkins e direttore del Programma di robotica urologica , in cui è stato sviluppato il robot.
Gli ingegneri hanno creato un nuovo tipo di motore passo-passo pneumatico . Si basa sull'idea che il movimento end-to-end di un pistone all'interno del suo cilindro è sempre esatto ed è molto facile da ottenere pressurizzando il cilindro. Un motore passo-passo pneumatico non è un concetto del tutto nuovo; le versioni precedenti erano basate sulla potenza idraulica e termica, ma mancavano di efficienza meccanica.
Il motore progettato dagli ingegneri della Johns Hopkins ha tre cilindri collegati a una serie di ingranaggi che realizzano il movimento rotatorio essendo pressurizzati equamente dal flusso d'aria. Il team di ingegneri ha utilizzato sei motori passo passo per alimentare il robot compatibile con la risonanza magnetica, MrBot , che hanno costruito per dare ai chirurghi l'accesso remoto alla ghiandola prostatica. Il dispositivo robotico è collegato in rete con l'imager a risonanza magnetica in modo che quando viene scattata un'immagine, può essere mappata tramite la connessione di rete tramite il controller robotico. Il controller robotico è quindi in grado di iniziare a inviare aria al robot per metterlo in movimento.
Il motore è a bassa potenza e bassa velocità, ma per l'applicazione sembra abbastanza ben concepito, afferma Trumper. È un bel design.
Il robot è un risultato notevole, afferma Ron Rodriguez , professore associato di urologia, oncologia medica e medicina cellulare e molecolare presso la Johns Hopkins Medical Institutions. Consentirà metodi di terapia del cancro più rapidi e accurati, come il posizionamento delle radiazioni, spiega Rodriguez.
Il prossimo passo per gli ingegneri è testare il dispositivo robotico in studi clinici. Se questi test andranno bene, i ricercatori esamineranno lo sviluppo di ulteriori robot compatibili con la risonanza magnetica per altre procedure mediche.