Gesundheit

Tumor Blutgefäß-Erkennung durch ein packender force-feedback-system

Während neuroendoscopic Chirurgie, zum Beispiel Hirntumoren, die Merkmale der Raum, in der Regel schmaler als bei anderen endoskopischen Eingriffen, bestimmt durch visuelle Inspektion durch das Endoskop. Allerdings, wenn Blutung Auftritt, ist die chirurgische Website ist voll von Blut, Störung der Visualisierung. Der Arzt kann wollen, um zu resezieren einen tumor mit minimaler Blutung aber versehentlich schneiden ein Blutgefäß in der tumor konnte nicht bestätigt werden, visuell. Daher Identifizierung der Anwesenheit von Blutgefäßen während der Gehirn-tumor-Resektion ist entscheidend. So weit, eine Reihe von Studien haben Methoden entwickelt, um zu erkennen, unsichtbare Blutgefäße. Dennoch, die weitere Entwicklung solcher Methoden ist entscheidend.

In der laparoskopischen Chirurgie, Blut Gefäße können erkannt werden, mit Hilfe einer Kraft – /taktiles feedback-system. Jedoch, in der Neurochirurgie, ist es schwierig zu erkennen, Blutgefäße unter Verwendung der vorhandenen Kraft/taktile feedback-Methode, da die Stärke der Gegner Blutgefäße unterscheidet, die in der laparoskopischen Chirurgie. Darüber hinaus, während der Gehirn-tumor-Resektion unter einem neuroendoscope, die chirurgische Website ist oft bedeckt im Blut sogar mit leichten Blutungen, da der Raum sehr schmal ist.

Wissenschaftler in den Bereichen Maschinenbau und Medizin an der Kanazawa-Universität haben gemeinsam eine Methode zu entwickeln, für die Erkennung der Blutgefäße im inneren von Tumoren, die sonst optisch nicht nachweisbar. Sie baute ein op-Roboter-manipulator mit einem force-feedback-system und demonstriert die Vorteile des Systems in der Neurochirurgie. Doch der Nachweis von Blutgefäßen unter Verwendung der vorhandenen Kraft/taktiles feedback-system ist schwierig, in der Neurochirurgie, wie oben beschrieben.

In dieser Studie, entwickelten Sie einen neuartigen Blut-Gefäß-detection-Methode verwendet, die eine master-slave-op-Roboter-system mit einer Kraft-sensor an der operativen Segments. Die Methode erkennt, Blut pulsieren basiert auf Greifkraft.

Wenn es eine dünne Arterie zu einem tumor, pulsation der wie eine Arterie sollte erkannt werden, indem nach einem geeigneten Kraftsensor zum Greifer. Da jedoch die Härte von Tumoren variiert in erheblichem Maße, wie ein pulsieren-sensing-system angewandt werden sollen, um sowohl weiche Tumoren und harte Tumoren. Darüber hinaus, da die arterielle pulsation ist viel kleiner als die tumor-Greif-Kraft, wie die sensor-Systeme müssen in der Lage sein zu erkennen, auch kleine änderungen erzwingen während er einen tumor und um eine ausreichende Reaktionszeit für die Erkennung von pulsation.

In dieser Studie, ein Greifer mit 3 mm Durchmesser entwickelt worden ist, wie in Abbildung 1 Links. Die Kraft integrierter sensor in den Greifer erkennt und Aufzeichnungen, die pulsation einer Arterie zu einem tumor und die Greifkraft, wenn der Greifer greift ein tumor. Da die pulsation ist über 70 pro minute, das Zeitintervall der Kraftmessung wurde auf 5 msec. Wie zu sehen auf dem zweiten Bild von Links in Abbildung 1, pulsation wurde nachgewiesen und seine Häufigkeit gemessen werden konnte.

Eine simulierte weiche oder harte tumor wurde aus Urethan-gel mit 10% Salz oder aus Silikon-Gummi. Die dimension einer simulierten tumor war 3 × 3 × 10 mm, und in der Mitte entlang der langen Achse, Silikon-Gummi-Schlauch (radius = 0,5 mm Dicke = 0,1 mm) wurde eingefügt, wie einen simulierten Arterie. Der Young-moduli von Urethan-gel und Silikon-Kautschuk, gemessen in einem Vorversuch wurden 6 und 38 kPa, beziehungsweise. In einer Studie von fluid analysis in cerebral aneurysm, der Elastizitätsmodul eines normalen Blut-Gefäßwand in das Gehirn gefunden wurde, 1 MPa, während Sie die Silikon-Gummi-Rohr gemessen in einem Vorversuch wurde mit 1,9 MPa. Das Wasser ging durch dieses Modell Arterie mit einer pulsation von 1.2 Hz zu simulieren Durchblutung.

Die Greifer mit einem öffnungswinkel von 34° bezeichnet wurde auf 0° und die Schließgeschwindigkeit eingestellt wurde. Eines der Ergebnisse, die mit Urethan-gel ist in Abbildung 2 dargestellt. Mit Urethan-gel, einer simulierten weichen tumor, der Puls erkannt wurde bei 30° (4° – Blende). Auf der anderen Seite mit Silikon-Kautschuk als simulierte harte tumor, der Puls erkannt wurde bei 15-25° (9-19° öffnung).