Во время минимально инвазивных операций хирурги полагаются на длинные, тонкие металлические инструменты, чтобы исследовать тела своих пациентов. Такие лапароскопические операции приносят пользу пациентам, уменьшая размер хирургических разрезов и сводя к минимуму образование рубцов, но хирурги больше не могут использовать свои пальцы, чтобы напрямую касаться пациентов, чтобы получить важную информацию об их органах.
«Мы начали эту работу шесть лет назад, пытаясь повысить чувствительность кончиков пальцев человека, но в 2012 году у меня возникла идея, что повышенная чувствительность может быть полезной при минимально инвазивных операциях. Типичные медицинские инструменты позволяют получить информацию о состоянии пациента. «Есть очень мало устройств, которые направлены на повышение квалификации врача», — сказал Юичи Курита, доктор философии.D., ведущий автор исследования и доцент Хиросимского университета.
Вибратор, называемый PZT Actuator, прикрепляется к любимому хирургическому инструменту хирурга и вибрирует в ладони хирурга с постоянной скоростью. Вибрации настолько тонкие, что их невозможно почувствовать. Однако эта постоянная равномерная вибрация повышает чувствительность хирурга к другим, нерегулярным ощущениям. Естественные вариации прикосновения к различным тканям металлическим инструментом обычно могут быть слишком малозаметными для хирурга, чтобы их обнаружить, но постоянные вибрации, создаваемые приводом PZT, усиливают ощущение до заметного уровня.
Добровольцам завязали глаза и попросили использовать хирургические щипцы с приводом PZT, прикрепленным к ручке, чтобы определить различные текстуры наждачной бумаги и найти небольшой шарик из пенополистирола внутри чашки, наполненной силиконом. Эти тесты имитируют обнаружение текстуры ткани и идентификацию солидной опухоли.
Результаты этих тестов и другого анализа показали, что существует диапазон интенсивности вибрации, который значительно улучшает чувствительность любого человека. Инструмент не нужно настраивать для уникального осязания каждого пользователя, а это означает, что привод PZT должен быть надежным и простым в использовании.
Привод PZT остается безопасным для пациентов, поскольку устройство находится только на рукоятках инструментов хирурга, а не внутри тела пациента. Вибрации настолько тонкие, что не сотрясают инструмент. Электропитание также безопасно для врачей и пациентов.
«Наша следующая серия экспериментов подтвердит полезность актуатора PZT в хирургических ситуациях. Прежде чем мы сможем передать этот инструмент хирургам, мы должны также разработать метод поддержания хорошей гигиены устройства, чтобы он всегда был безопасным для пациентов », — сказал Курита.
В исследовательскую группу, ответственную за привод PZT, входят инженеры-математики и медики.
Исследователи сначала протестировали устройство с помощью математического моделирования с использованием расчетов четырех типов нейронов и их реакции на различные уровни механической стимуляции. Математический термин, описывающий явление постоянного необнаруживаемого сигнала, усиливающего одновременный нерегулярный сигнал, называется эффектом стохастического резонанса.