Jornal de Osteoporose e Atividade Física
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Abstrato

Melhoria do Método de Fixação do Robô de Assistência Cirúrgica e Otimização do Sistema Robótico Montado no Corpo

Akira Bekku, Yoshikazu Nakajima, Joonhwan Kim1 e Kazuo Yonenobu

O sistema cirúrgico assistido por robô é introduzido para alcançar segurança e operação de alta precisão. No entanto, a sua fixação nos ossos do paciente exige rigidez óssea e existem alguns problemas para aplicar ossos quebradiços ou gretados, como acontece no reumatismo. Os parafusos de pino de metal são normalmente utilizados para ligar um robô e um paciente e não são seguros para ossos frágeis. Nesta pesquisa, focámo-nos na otimização de um pequeno sistema robótico montado no corpo que auxilia as cirurgias de punção da coluna vertebral. O robô é constituído por uma peça de fixação e uma peça guia de agulha. A rigidez da unidade de fixação pode ser controlada para contornar firmemente a superfície corporal do paciente. No início, deforma-se livremente para se adaptar à superfície do alvo e depois faz a transição para o estado sólido para salvar a forma deformada, utilizando o fenómeno de transição de interferência. A parte guia emprega um mecanismo de engrenagem dupla de 45˚ e foi concebida para localizar os três motores em forma de cilindro em paralelo. Alcançou a orientação da agulha com 4 graus de liberdade, visualizações transparentes de raios X na área cirúrgica e redução de tamanho.

O dispositivo de fixação foi concebido para ser fixado firmemente ao corpo humano, mantendo baixo o centro de gravidade do robô de assistência cirúrgica. Concebemos um dispositivo de fixação de tripé que pode contornar a área de inadequação das costas humanas. O desempenho do dispositivo de fixação em tecido mole é avaliado. A força para inserir uma agulha num tecido mole de porco foi medida para avaliar a força necessária para a inserção da agulha. Para penetrar no tecido mole de 30 mm de espessura, a força necessária foi de 7,7 N em RMS (Root-mean-square). A estabilidade de fixação e a precisão da guia da agulha foram avaliadas através da medição do deslocamento durante a operação de inserção da agulha. O deslocamento para penetrar no tecido mole de 30 mm de espessura foi de 1,13 mm e 0,38˚ em RMS. Por fim, avaliámos o resultado da fixação do dispositivo no alvo com forma humana. Foi medido o deslocamento do dispositivo de fixação num tecido mole pela força externa da operação de inserção da agulha. O deslocamento do dispositivo de fixação num simulador de forma humana pela força externa da operação de inserção da agulha foi de 0,13 mm e 0,06˚ em RMS. O deslocamento total do guia da agulha foi de 0,73 mm e 0,59˚ em RMS.