Sofie (kirurgisk robot)

The Surgeon's Operating Force-feedback Interface Eindhoven (SOFIE) operationsrobot är en operationsrobot utvecklad vid Eindhovens tekniska universitet . Den utvecklades som en del av en doktorsavhandling av Dr. Ir. Linda van den Bedem och är den första kirurgiska roboten att införliva force feedback .

Bakgrund

Operationsroboten Sofie utvecklades som en del av doktorandarbetet av ir. Linda van den Bedem om förbättring av befintliga kirurgiska system.

De kirurgiska systemen som är kommersiellt tillgängliga från september 2010 (som da Vinci Surgical System ) fokuserar alla på att översätta rörelser gjorda av en kirurg vid en kirurgisk konsol till rörelser av robotarmar. En stor begränsning för denna generation av robotar är dock en total avsaknad av taktil feedback: kirurgen kan inte känna vad han gör, så han måste helt och hållet lita på visuell feedback för att kontrollera sina snitt, suturer och så vidare. En sekundär nackdel med denna generation av robotar är den genomsnittliga storleken och skrymmande, vilket begränsar operationspersonalens rörelser runt bordet och kräver tidskrävande omkalibreringar närhelst patienten måste flyttas.

Sofie-roboten förbättrar utformningen av den tidigare generationens kirurgiska robotar genom att lägga till kraftåterkoppling till kirurgens kontroller, vilket återställer användningen av taktila sinnen som kirurger lär sig att använda i sin träning.

Design

Liksom flera av de tidigare generationerna av operationsrobotar är Sofie en mästare-slavdesigner. De två komponenterna (master och slav) är dock helt separerade från varandra, där all kommunikation mellan de två sker via datakablar anordnade i en ledningsbom.

Mästaren

Mastern, eller kontrollkonsolen, är en arbetsstation från vilken kirurgen styr robotarmar och kirurgiska verktyg. Arbetsstationen består av en bildskärm på vilken en bild av arbetsområdet visas, plus ett antal force-feedback-joysticks. Konsolen designades för att vara en separat modul från slaven, vilket gör att den kan placeras på ett visst avstånd från operationsbordet; detta innebär att personal som arbetar vid bordet inte kommer att hindras i sin rörelse av en stor kontrollkonsol i närheten av bordet. Huvudkonsolen utvecklades av ir. Ron Hendrix.

Slaven

Slaven (det faktiska ämnet för dr.ir. Van den Bedems avhandling) är en robotarmsram som kan rymma tre oberoende manipulatorer (två för kirurgiska verktyg, en för en kamera). Ramen för manipulatorerna är av den typ som används för pick-and-place-robotar, vilket ger manipulatorerna full rörelsefrihet i rymden. Detta innebär att kirurgen också kan välja den optimala inriktningen för vilket organ som helst, snarare än att behöva flytta patienten för att passa maskinen. Naturligtvis ger manipulatorerna även kraftåterkoppling genom luftkabelbommen.

Förutom att ha en stor grad av frihet är Sofie-slaven också ganska kompakt jämfört med generationen av operationsrobotar som används idag. Medan den nuvarande generationen kräver en stor robotarminstallation bredvid operationsbordet, är slaven tillräckligt liten för att klämmas fast på själva operationsbädden. Detta innebär att slaven rör sig med sängen när operationsbordet flyttas eller justeras och behöver inte justeras separat för bordets nya position i operationssalen.

Kommersiella fördelar och exploatering

En annan fördel med designen av Sofie är att dess konstruktion är billigare än den tidigare generationens robot. Även om det ännu inte finns någon aning om vad en Sofie-liknande robot skulle kosta i ett kommersiellt erbjudande, är det redan tydligt att designen tillåter en robot som kostar betydligt mindre än genomsnittet på 1 000 000 € för da Vinci Surgical System.

Från och med oktober 2010 har dr.ir. Van den Bedem undersöker möjligheterna för kommersiellt utnyttjande av grunddesignen. Förväntningen är dock att vilken robot som helst skulle kunna vara tillgänglig på marknaden tidigast 2016.

externa länkar

•   van den Bedem, Linda Jacoba Martina (22 september 2010), Realization of a demonstratorslave for robotic minimally invasive surgery , Eindhoven: Technische Universiteit Eindhoven, ISBN 978-90-386-2300-9 , hämtad 26 april 2010