Ультразвук показывает тень на печени — но опухоль ли это? Часто единственный способ окончательно ответить на этот вопрос — выполнить биопсию, процедуру, при которой врач использует длинную иглу для удаления кусочка предполагаемой ткани для отправки в лабораторию для исследования. Однако точная установка иглы для биопсии — дело непростое.
С одной стороны, врач должен быть уверен, что дотронется до предполагаемой ткани, а не до здоровой ткани всего в миллиметрах в сторону. С другой стороны, игла не должна повреждать вены, нервные пути и органы, такие как легкие, и не может проникать в костные структуры, такие как ребра. Чтобы получить общее представление, врачи начинают с компьютерной томографии, которую они используют для перемещения иглы в правильное положение.
Те же проблемы возникают при лечении, при котором используются иглы для направления нагревающих, охлаждающих или высокоэнергетических лучей на раковые ткани, тем самым разрушая опухоль.Сочетание точности роботов и опыта врачейВскоре точное позиционирование игл станет быстрее благодаря роботизированной руке, которую специально для этого модифицировали исследователи из проектной группы по автоматизации в медицине и биотехнологии PAMB Института производственной инженерии и автоматизации Института Фраунгофера IPA и Института обработки медицинских изображений MEVIS. цель. «В то время как людям сложно установить иглу такого типа, трудно победить робота, созданного для этой цели», — говорит Андреас Ротфус, исследователь из PAMB. «Наша система снимает бремя с врачей, оставляя им все под контролем».
Другими словами, робот делает то, что у него лучше всего — определяет правильный путь и позиционирует направляющую иглы так, чтобы не было риска ударить или травмировать врача или пациента. После этого врач снова принимает команду и вводит иглу в ткань. «Человеку требуется 30 минут, чтобы установить иглу, но с помощью робота это сокращается максимум до пяти минут», — говорит Ротфус.Чтобы начать процедуру, врач начинает с выполнения компьютерной томографии пациента. Однако на этот раз рука робота сопровождает сканирование с помощью инструмента калибровки, чтобы определить идеальное положение для нацеливания на конкретную точку изображения.
Программное обеспечение от Fraunhofer MEVIS анализирует изображение и помогает врачу установить виртуальную иглу, отображая иглу на изображении. Если вместо биопсии врач проводит лечение — например, стремясь уничтожить опухоль, применяя тепло, — программа имитирует распространение тепла по тканям.
Последний шаг — определить количество игл и их положение, необходимое для уничтожения всей опухоли. После этого калибровочный инструмент манипулятора заменяется направляющей иглы. Робот перемещает направляющую в расчетное положение и прикладывает ее к коже под правильным углом. Однако он не вставляет саму иглу: это остается на усмотрение врача, который шаг за шагом проталкивает иглу в ткань через направляющую для иглы, удерживаемую роботом.
Меньше радиационного облучения для врача и пациентаЧтобы убедиться, что игла находится в запланированном положении, врачи проводят рентгеновские снимки как часть стандартной процедуры, когда они вводят иглу в ткань.
И здесь робот предлагает несколько преимуществ. При обычном введении иглы врачи удерживают иглу вручную, закрывая часть рентгеновского излучения.
Это также подвергает руки врачей облучению каждый раз, когда делается снимок. Теперь робот, непроницаемый для излучения, может удерживать иглу на месте с помощью направляющей для иглы.
Также значительно снижается лучевая нагрузка на пациента — врач вводит иглу через направляющую, что исключает проскальзывание иглы. В результате количество контрольных рентгеновских лучей значительно сокращается.Исследователи продемонстрируют свои разработки на выставке MEDICA в Дюссельдорфе с 14 по 17 ноября (зал 10, стенд G05). Рука робота будет располагать направляющую для иглы над прозрачной пластиковой коробкой с искусственными ребрами и опухолью, встроенной в прозрачный полимер.
Это позволит посетителям точно увидеть, где находится игла. Исследователи надеются, что система выйдет на рынок примерно через три года.