ربات جدید برای استفاده در جراحی ها ساخته شد

مهر/ محمدرضا دهقاني مجري اين طرح در خصوص اهميت استفاده از سيستم‌هاي رباتيک در جراحي گفت: استفاده از سيستم‌هاي رباتيک در جراحي به دليل خصوصياتي همچون دقت بالا، خستگي‌ناپذيري و عدم اشتباه روز به روز رو به افزايش است. به طور ويژه، اين سيستم‌ها در جراحي بر روي بافت استخواني به دليل ثابت بودن و عدم تغيير شکل و امکان برنامه‌ريزي پيش از عمل مناسب هستند. وي افزود: در اين تحقيق با بررسي نيازمندي‌هاي جراحي‌هاي روي جمجمه، انتظارات جراحان از يک سيستم رباتيک مد نظر قرار داده شد و بر اساس آن طراحي ربات جراحي بر روي جمجمه با هدف کاهش بار کاري جراح انجام گرفت. ربات طراحي شده داراي سه درجه آزادي فعال براي کنترل ابزار و چهار درجه آزادي غير فعال براي تنظيم موقعيت و راستاي قسمت فعال نسبت به جمجمه بيمار است. دانش آموخته دانشگاه تربيت مدرس اضافه کرد: در مراحل بهينه سازي مکانيزم فعال، مدل سه بعدي از جمجمه و تکه هاي استخوان بريده شده در جراحي هاي مختلف تهيه شد. فضاي کاري هدف استخراج شده به همراه پارامترهاي سينماتيکي مناسب براي امتيازدهي به طراحي هاي مختلف و انتخاب طراحي بهينه استفاده شد. دهقاني تاکيد کرد: مکانيزم موازي انتخاب شده از خواص مرکز آني دوران خارجي بهره مي برد. با قرار دادن مرکز آني دوران مکانيزم بر روي کره محيطي به تکه استخوان، ابزار تقريبا همواره بر سطح استخوان عمود باقي مي ماند. معادلات سينماتيک و ماتريس ژاکوبي ربات به صورت تحليلي استخراج و توسط شبيه‌سازي نرم‌افزاري صحه‌گذاري شدند. با انجام طراحي جزئي و تحليل نيرويي، عملگرهاي مناسب از موتورهاي متناوب سرو و براي اين سيستم انتخاب شدند. وي ادامه داد: يک ربات نمونه از سيستم طراحي شده از جنس آلومينيوم ساخته شد. در فرآيند راه اندازي، عملکرد روش هاي مختلف ارتباط با سروودرايوها آزمايش شد و ترکيبي از آنها براي دستيابي به قابليت اطمينان و سرعت بالا استفاده گرديد. جهت ارزيابي صحت طراحي و کيفيت ساخت ربات، دو آزمايشِ فضاي کاري قابل دسترس و توانايي اعمال نيرو انجام شد. اين محقق عنوان کرد: در آزمايش اول بازوهاي ربات در بازه حرکتي خود با فواصل ۱۰ درجه حرکت داده شدند و در هر نقطه با استفاده از دوربين توتال استيشن موقعيت کارگير با دقت ۰.۱ ميلي متر ثبت شد. دهقاني اظهار داشت: نقاط اندازه گيري شده کل فضاي کاري هدف ربات را که باتوجه به نياز جراحي کرينيوتومي مخروطي با زاويه راس ۴۰ درجه است به خوبي پوشش دادند. علاوه بر آن مشاهده شد که فضاي کاري قابل دسترس ربات تنها کمي بزرگتر از فضاي کاري هدف بود و اين نشان دهنده بهينه سازي مناسب پارامترها براي دستيابي به کوچک ترين ابعاد ممکن در کنار دسترسي به فضاي هدف است. وي افزود: در آزمايش دوم با نصب يک حسگر نيروي شش درجه آزادي نيرو و گشتاور نوک کارگير اندازه گيري شد. نتايج نشان مي دهد که ربات توانايي اعمال نيروي مورد نياز براي برش و سوراخ کاري را دارد. قبل از پياده سازي هرگونه کنترل، براي افزايش دقت ربات، معادلات سينماتيک با روش مبتني بر مدل و بهينه سازي لونبرگ-مارکواريت کاليبره شدند. اين محقق گفت:يکي از اهداف سيستم رباتيک کاهش بار کاري جراح است که در اين راستا الگوريتم کنترلي براي جبران وزن بازوها و ابزار پياده سازي شد. با اندازه گيري نيروي دست جراح نشان داديم که در حرکت آزاد ابزار در فضاي کاري ربات به دست جراح نيروي ناچيزي وارد مي شود و نيروي گرانش جبران سازي شده است. دهقاني افزود: يکي ديگر از توانايي هاي در نظر گرفته شده براي اين سيستم رباتيک ايجاد ديواره مجازي در فضاي کاري است که جلوي نفوذ ابزار و صدمه به بافت نرم زير استخوان جمجمه را گيرد. وي خاطرنشان کرد: نتايج نشان مي دهد که در برخورد نوک ابزار با ديواره حداکثر نيروي موتور به دست جراح وارد شده و کنترلر به خوبي از نفوذ ابزار به ناحيه غيرمجاز ممانعت کرد. اين پژوهش با راهنمايي دکتر مجيد محمدي مقدم عضو هيات علمي دانشکده مهندسي مکانيک انجام شده است. ما را در کانال «آخرين خبر» دنبال کنيد