Un viaggio incredibile – Utilizzando una servotecnologia comprovata

febbraio 05, 2016, by Scott Evans

Vi ricordate i film del 1966 “Viaggio allucinante” e “Salto nel buio”? Sicuramente avete sentito parlare di artroscopia.

Nel mio ultimo post sul Blog ho discusso dello steer-by-wire in un'auto. In pratica, il collegamento meccanico tra voi e il volante che tenete stretto viene a mancare, sostituito da sensori sul volante che possono comunicare a un attuatore come, con quale velocità e quanto far sterzare le ruote del veicolo, a seconda di quanto o come viene girato il volante.

Ora ribaltiamo il concetto. Supponiamo che invece siano una macchina o delle ruote ad avere aghi e fili chirurgici. Oppure una telecamera, un bisturi, uno stent o tutti questi strumenti insieme… e che tutti siano all'interno del vostro corpo. Immaginate inoltre di non essere voi a manovrare il volante, ma un chirurgo... Senza alcun collegamento meccanico tra le mani del chirurgo e il bisturi.

Benvenuti nel XXI secolo. Oltre 2000 ospedali dispongono di questo tipo di macchinario, chiamato robot chirurgico o robot per assistenza chirurgica.

Diamo prima un'occhiata al sistema di cateterismo robotico Magellan della Hansen Medical. Per guidare il meccanismo, il chirurgo muove un joystick che si trova all'estremità dei bracci inerziali che esercitano una certa resistenza al movimento tramite inerzia e non attraverso l'attrito. Allo stesso modo, la meccanica dello sterzo di un'automobile potrebbe resistere a un improvviso "scossone" al volante.

Il segreto per rendere così agile il sistema robotizzato in termini di sensibilità tattile per il chirurgo è l'uso della tecnologia aptica: il sistema percepisce la quantità di attrito nelle arterie del paziente o sulle pareti cardiache, nonché la velocità di movimento del catetere, e dà al chirurgo un "feedback di forza" attraverso i bracci inerziali e il joystick. Questo feedback, insieme allo schermo a disposizione, suggerisce al chirurgo dove intervenire e a quale velocità, evitando così dolore o contusioni nel paziente. In tal modo si riducono drasticamente i tempi dell'operazione e si attenuano il dolore e il gonfiore per il paziente.

In termini di prodotti Kollmorgen, si potrebbe dire che il chirurgo controlla la realizzazione attraverso un'unità di controllo del movimento coordinata e un amplificatore con un transduttore di corrente super-sensibile e un attuatore, come un motore lineare. L'unità di controllo legge i transduttori di corrente e i sensori. Mentre, ad esempio, il catetere tocca la parete dell'arteria, l'unità di controllo dà un comando all'attuatore nella direzione opposta rispetto a quella in cui si muove il chirurgo, fornendo così un feedback di forza. Tutto ciò avviene nell'ordine di nm/µm, a differenza dell'automobile che opera nell'ordine di cm/dm.

Il sistema chirurgico Da Vinci, minimamente invasivo e intuitivo, funziona in modo simile e permette al chirurgo di operare con maggiore precisione. È possibile trovare molti video su YouTube che mostrano questi interventi.

Intuitive Surgical Patient-Side Cart In entrambi gli esempi, l'operatore o il chirurgo comandano l'attrezzo, ma concretamente non lo toccano: è manovrato grazie a una servotecnologia estremamente affidabile. E i sensori, utilizzati in modo algoritmico per controllare il servosistema, guidano il sistema stesso nella direzione opposta rispetto a quella in cui si muove l'operatore, così da fornire un feedback aptico al chirurgo.

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