Entraînement hydraulique pour le robot chirurgical du futur

Les robots peuvent aider les médecins à détecter et à traiter les tumeurs en plaçant une fine sonde au bon endroit. De sorte que robotique Parce que les procédures d'imagerie telles que l'imagerie par résonance magnétique n'interfèrent pas, les ingénieurs d'IPA ont développé une nouvelle technologie d'entraînement.

Thérapie tumorale sans risques et effets secondaires? Pourtant, cela semble impensable. Mais dans les laboratoires, les scientifiques travaillent déjà sur des solutions pour la médecine du futur: "L'un des principaux objectifs de la recherche est de développer des technologies pour des interventions mini-invasives qui traitent les tumeurs de manière si précise et efficace qu'aucun tissu sain ne soit détruit." , explique Johannes Horsch du groupe de projet Automation en médecine et biotechnologie PAMB de l’IPA Fraunhofer.

Positionner la sonde en utilisant l'imagerie

En collaboration avec son équipe, l’ingénieur travaille sur des robots, à l’aide desquels un chirurgien peut positionner avec précision une sonde fine, prélever un échantillon ou traiter thermiquement le tissu tumoral. Compétence et expérience sont nécessaires pour amener une telle sonde exactement à l'endroit souhaité: si le médecin introduit la petite sonde avec une aiguille, il doit s'orienter au moyen d'images indiquant la position sur l'écran. "Jusqu'à présent, les méthodes basées sur les rayons X sont généralement utilisées pour l'imagerie. Cependant, ils ont l’inconvénient de ne pas très bien représenter les tissus mous, par exemple les organes. En outre, ils entraînent une exposition accrue aux rayons X chez le médecin et chez le patient ", explique M. Horsch.

Le plus gros problème: la technologie d'entraînement

"Plus de potentiel pour l'avenir, par conséquent, l'imagerie par résonance magnétique, IRM courte." Les médecins qui souhaitent diriger avec l'aide de l'IRM une sonde vers une tumeur hépatique, pulmonaire ou intestinale atteignent rapidement ses limites: le tube dans lequel le patient Patient couché, laisse le chirurgien à peine liberté de mouvement. Pour résoudre ce problème, diverses équipes de recherche du monde entier travaillent sur des robots destinés à faciliter l'insertion de l'aiguille. "Le plus gros problème est la technologie de disque", rapporte Horsch. "Les moteurs, nous parlons d'actionneurs, ne doivent pas contenir de matériaux ferromagnétiques ou électriquement conducteurs, car ils peuvent interférer avec l'imagerie par IRM. Les moteurs électriques classiques sont donc éliminés. "Même les vérins pneumatiques difficiles à contrôler ne conviennent pas.

Un soufflet en plastique au cœur de l'entraînement

La solution des ingénieurs IPA: un entraînement de robot hydraulique. Au cœur de cet actionneur se trouvent des soufflets en plastique fabriqués avec la technologie d'impression 3D. Celles-ci ressemblent à un petit accordéon relié à un mince tuyau rempli de liquide. Lorsque le fluide est sous pression, l'accordéon se dilate ou se plie. Ce coude peut être utilisé pour déplacer un bras robotique portant, par exemple, une sonde à aiguille.

En combinant deux actionneurs hydrauliques, le bras du robot peut être contrôlé avec précision dans deux directions spatiales. Grâce à un mécanisme de retour de force, le chirurgien qui déplace le bras robotique détecte le moment où la sonde rencontre une résistance. "La véritable innovation est que les actionneurs ne contiennent aucune pièce susceptible d’interférer avec les enregistrements IRM", déclare M. Horsch. L'hydraulique peut générer des forces importantes dans un petit espace. Cela résout les problèmes d'espace dans le tube IRM. Bien que vous ayez encore besoin d'un moteur qui crée la pression dans les lignes, celui-ci peut toutefois être bien protégé dans une pièce attenante aménagée.

La nouvelle technologie d'entraînement répond aux attentes

Des études à l'hôpital universitaire de Mannheim ont montré que la nouvelle technologie d'entraînement répondait aux attentes. "Cela a jeté les bases du développement d'un système de positionnement robotique réalisable pour les interventions sur l'IRM", a déclaré Horsch. Dans un projet ultérieur, lui et son équipe souhaitent installer les actionneurs de cintrage dans un robot qui doit également être fabriqué à l'aide de la technologie d'impression 3D. Les scientifiques et les ingénieurs souhaitent le tester dans le cadre d’une étude préclinique sur des répliques d’organes et de tissus humains, car ils sont utilisés pour la formation de professionnels de la santé.