Кофейная гуща имеет множество применений, помимо того, что она вас гудит: от удаления запахов из холодильника до удобрения вашего сада. Хирургия носа и горла не является очевидным дополнением к этому списку, но новое изобретение инженеров из Университета Вандербильта использует измельченные кофейные зерна, чтобы сделать технологию визуализации хирургии головы более точной.
Связанный контент
- Как операция на головном мозге похожа на полет? Наденьте гарнитуру, чтобы узнать
- Как новая технология захвата движения превратила актеров в существ для «Зари планеты обезьян»
«Первоначально мы называли это кофейным шлемом», - говорит Ричард Хендрик, аспирант в Лаборатории медицинской инженерии и исследований университета, о «гранулированной пробке» его команды. Крышка с кофе была создана для решения проблемы технологической точности.
В последнее десятилетие хирургия на основе изображений произвела революцию в операциях на носу и горле, позволив врачам отслеживать свои инструменты внутри тела пациента в режиме реального времени, чтобы избежать ненужной резки, особенно при деликатных эндоскопических операциях, которые работают с инструментами, вставленными через нос или через небольшие разрезы. Сегодня эта технология используется в почти миллионе нейрохирургических процедур ежегодно. Однако, чтобы работать, хирурги должны быть в состоянии точно составить карту области, на которой проводится операция, до операции. Они проводят КТ или МРТ, сканируя голову своего пациента, чтобы построить трехмерную модель, а затем используют компьютерную программу, чтобы выровнять модель с реальным пациентом на операционном столе.
Часто этот процесс «регистрации» осуществляется путем прикрепления целей, называемых «проверенными», сродни точкам, которые носят актеры, которые превращаются в персонажей CGI, к голове пациента, чтобы отслеживать его или ее особенности черепа. Камера над пациентом выравнивает 3D-модель в зависимости от положения точек, что позволяет врачам смотреть на экран во время операции и в режиме реального времени видеть, где они находятся внутри головы пациента.
Когда все сделано правильно, говорит Хендрик, эти технологии сканирования являются точными «с точностью до миллиметра», но при наблюдении за операциями он и его команда видели случаи, когда хирурги в конечном итоге запускали свои инструменты в области, которые их экраны говорили им, что не должны Это не означает, что сканирование было неправильным. Это может привести к тому, что операции будут длиться дольше, потому что хирурги больше не могут доверять своим инструментам, отметил Хендрик, и могут привести к случайному повреждению в результате неправильной резки.
«Мы смотрели на это как« Что, черт возьми, происходит? »- говорит Хендрик. В конце концов, они поняли, что проблема была в процессе регистрации, особенно в этих точках. Хендрик говорит, что любое случайное движение точек во время сканирования или операции нарушает выравнивание 3D-модели, и это движение было шокирующе легким, потому что человеческая кожа податлива и гибка, а череп гладкий и его трудно понять. Команда Хендрика обнаружила, что даже плотная шапочка для плавания подвержена небольшим колебаниям, будь то непроизвольное движение пациента или кабели, зацепившие шапку, и неправильной калибровки даже миллиметров может быть достаточно, чтобы привести к плохому порезу.
«Голова очень похожа на яйцо», - говорит Хендрик. «Там не так много геометрии, которую мы можем хорошо схватить».
Чтобы решить эту проблему, команда Хендрика обратилась за вдохновением к инновационному устройству, созданному инженерами Корнелльского университета в 2010 году. Этот «универсальный роботизированный захват» использует воздушный шар, наполненный кофейной гущой, прикрепленный к вакууму, чтобы создать «руку», которая может захватить что угодно. Воздушный шар и основание остаются свободными до тех пор, пока не активируется вакуум, который плотно прижимает частицы кофе друг к другу, образуя специальное твердое вещество. Если шарик прижимается к объекту, когда он свободен, то активирование вакуума приводит к тому, что кофейная гуща образует крепкий захват вокруг этого объекта.
Команда Хендрика создала шапку, наполненную кофейной гущей, чтобы сделать то же самое с головой. Когда воздух выходит из колпачка, он образует жесткое уплотнение на головке, предотвращая движение точек, прикрепленных к колпачку.
«Это действительно, очень жестко сформировано в анатомии», - говорит Хендрик, который несколько раз примерял кепку, описывая это как ощущение, будто к твоей голове прикреплено что-то «твердое», но без какой-либо боли. «Это стало чем-то, что значительно улучшило точность этих регистраций».
Команда Хендрика подала заявку на получение патента на свое устройство и теперь ищет отраслевого партнера, который помог бы получить одобрение регулирующего органа и ввести его в операционные за ближайшие несколько лет. Вскоре кофе может сыграть свою роль в операциях, кроме того, что доктора не спят.
