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Piccoli robot chirurgici richiedono componenti altrettanto piccoli

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Il robot che si sviluppa all'interno del corpo richiede soluzioni ingegneristiche innovative.

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La società start-up NISI Limited sta attualmente sviluppando un robot chirurgico in miniatura che può essere inserito attraverso aperture naturali nel corpo e si svolge solo all'interno dell'addome. Per raggiungere questo obiettivo, gli ingegneri stanno spingendo i componenti al limite e oltre.

Nel mondo della tecnologia medica, ci sono molti nuovi sorprendenti sviluppi in questi giorni. Il mondo dei robot chirurgici potrebbe essere presto ribaltato: Nell'estate del 2018, la startup NISI di Hong Kong ha annunciato di aver eseguito con successo una serie di operazioni ginecologiche su suini vivi. All'inizio, però, può non sembrare niente di speciale: Per l'operazione, i chirurghi hanno utilizzato un piccolo robot che era stato inserito per via rettale. Questa è una novità mondiale, secondo l'azienda.

Il NISI è stato fondato nel 2012 e collabora con le università di Hong Kong e Cambridge per sviluppare un sistema robotico che consente interventi chirurgici complessi e minimamente invasivi nella zona addominale e pelvica senza lasciare cicatrici visibili. "Vogliamo diventare l'esperto leader mondiale nella tecnologia dei robot non invasivi", afferma la Dott.ssa Corinna Ockenfeld della NISI. Gli interventi chirurgici di successo dell'estate del 2018 hanno dato un grande slancio all'avvio di medtech. I primi interventi chirurgici sugli esseri umani sono previsti per il 2021.

Vantaggi dei piccoli robot

L'idea alla base del sistema chirurgico NISI è la seguente: Il robot chirurgico viene inserito attraverso un orifizio naturale, di solito l'ano o la vagina. In questo modo, solo un piccolo taglio all'interno del corpo è necessario per introdurre diversi strumenti chirurgici nell'addome. I sistemi attuali richiedono diverse incisioni, una per ogni strumento. La nuova tecnologia presenta una serie di vantaggi: Meno perdite di sangue durante l'intervento chirurgico, meno complicanze della ferita, tempi di recupero più brevi per il paziente e nessuna cicatrice visibile.

Il robot stesso ha due piccoli bracci che si dispiegano all'interno del corpo e possono essere controllati dal chirurgo su un pannello di controllo. I due bracci robotici sono alimentati da micromotori di maxon, e hanno fino a 10 gradi di libertà. Il sistema è dotato anche di telecamere 2D e 3D ad alta risoluzione e fornisce un feedback tattile, in modo che i chirurghi possano sentire cosa sta succedendo all'altro capo e possano lavorare con la massima precisione.

Portare i robot chirurgici al livello successivo richiede più di tecnici e ingegneri eccezionali: I componenti di qualità sono un elemento chiave. La NISI sta quindi testando vari concetti e combinazioni di componenti. "Vogliamo spingerci oltre nella tecnologia medica e nella robotica", dice Ockenfeld. Per quanto riguarda i motori, ciò richiede una dimensione estremamente piccola e una densità di potenza estremamente elevata. "Lavoriamo a stretto contatto con maxon e abbiamo uno scambio settimanale di informazioni. Apprezziamo molto il sostegno che abbiamo ricevuto negli ultimi anni. La collaborazione con maxon è altamente produttiva ed estremamente preziosa per entrambe le parti"

I prototipi del robot chirurgico utilizzano attualmente vari motori brushless a corrente continua della serie EC, con diametri da 4 a 8 millimetri, integrati da riduttori epicicloidali coordinati. Entrambi i partner stanno spingendo gli azionamenti di precisione ai loro limiti, talvolta portandoli al di fuori delle specifiche nominali. Tuttavia, i motori BLDC sono personalizzati per le specifiche esigenze. Richiedono un'elevata densità di potenza, devono soddisfare standard di qualità estremamente rigorosi ed essere sigillati contro i fluidi corporei. In futuro gli azionamenti dovranno essere anche biocompatibili.

I passi successivi sono quelli di rendere l'intero sistema ancora più piccolo, di rendere i motori ancora più dinamici e di ampliare il campo di lavoro del robot. "Ci occupiamo di ogni piccolo dettaglio e adottiamo approcci innovativi per risolvere i problemi", dice Ockenfeld. Passo dopo passo, il NISI si sta avvicinando alla sua visione di rendere la chirurgia non invasiva senza cicatrici qualcosa che può essere data per scontata.

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