Oulussa kehitetään robottia avustamaan magneettikuvausohjattua leikkausta tai näytteenottoa. Robottia kehittävät yhteistyössä Oulun yliopisto, VTT ja Oulun yliopistollinen sairaala.
Vaikka magneettikuvaus on tuttu ja käytetty diagnosoinnin väline, käytetään sitä myös kirurgisissa operaatioissa antamassa kirurgille toimintaa ohjaavaa tietoa ja varmentamassa toimenpiteitä.
Tutkimuksen alla olevan robotin tärkeimpänä tehtävänä leikkaustilanteessa olisi instrumentin, esimerkiksi näytteenottoneulan suuntaaminen ja suunnan pitäminen. Myös instrumentin seuraaminen ja osittainen ohjaaminen robotin avulla olisi mahdollista.
Alun perin ajatus neurokirurgisissa operaatioissa avustavasta robotista syntyi Oulussa jo yli 20 vuotta sitten, jolloin MRI-tekniikkaa ei vielä edes laajasti hyödynnetty. Ajatuksen isä oli nykyisin Oulun yliopiston konetekniikan osastolla yliassistenttina toimiva TkL Yrjö Louhisalmi, joka kehitteli suunnitelmaansa nykyisin neurokirurgian professorina työskentelevän John Koivukankaan kanssa.
"Mikrotietokoneet olivat juuri silloin tulossa, eikä kirurgisen robotin kehittäminen olisi silloisella tekniikalla ollut mahdollista. Sen sijaan päätimme, että lähdemme tekemään robotin kehitystyön ensimmäiset asiat, ja automatisointi voidaan lisätä mukaan myöhemmin, kun tekniikka kehittyy", Louhisalmi kuvaa ajatuksen syntyaikoja.
Vuosien kuluessa käytettävissä olevat menetelmät ovat kehittyneet harppauksin niin lääketieteessä kuin tekniikassakin, ja mahdollisuuksia on tarjolla yhä enemmän. Nyt työn alla olevan robotin avulla olisi mahdollista parantaa kirurgin työasentoja erityisesti magneettikuvauslaitteen sisällä tehtävissä leikkauksissa. Näin nykyistä monipuolisemmat kirurgiset toimet olisivat mahdollisia myös magneettikuvausympäristössä. Robotin etuja leikkaustilanteessa ovat juuri vakaus ja väsymättömyys.
"Robotti ei milloinkaan voi korvata ihmistä leikkauksissa muun muassa eettisten syiden sekä vastuukysymysten takia", korostaa hankkeessa tutkijana toimiva Teuvo Heimonen Oulun yliopiston konenäön ryhmästä.
Käynnissä olevassa SIRO-tutkimushankkeessa (Surgical Interactive Robot Developed into MRI) VTT:n ja Oulun yliopiston tutkijat selvittävät useita aiheeseen liittyviä avoimia kysymyksiä ja kehittävät robotin prototyyppiä.
Hankkeen keskeisiä haasteita on toteuttaa robotti, jonka materiaalit eivät aiheuta häiriötä magneettikuvaukseen. Toisaalta kuvauksessa käytettävät voimakkaat sähkömagneettiset kentät eivät saa vaikuttaa siihen. Tarkoitukseen sopivia materiaaleja ovat esimerkiksi nailon, teflon, hiilikuitu, kupari, hopea ja alumiini. Lisäksi robotin on sovelluttava leikkaussaliympäristöön, joten joidenkin sen osien on kestettävä voimakasta sterilointia.
Oulun yliopiston sähkö- ja tietotekniikan osastolta hankkeeseen osallistuvat konenäön tutkimusryhmä sekä optoelektroniikan laboratorio. Optoelektroniikan tutkijat ovat kehittäneet laitteen prototyyppiin kuituoptiikkaa hyödyntäviä antureita, sillä magneettikenttien aiheuttamien vaatimusten vuoksi laitteessa ei voida käyttää normaaleja sähköisiä antureita.
"Valokuitujen käyttö mahdollistaa anturin tarvitseman elektroniikan sijoittamisen riittävän kauas MRI-laitteen kuvantamisalueelta, jolloin anturin elektroniikka aiheuttaa mahdollisimman vähän häiriöitä magneettikuvaan", kertoo projektissa hyödynnettävää kuituoptiikkatutkimusta Oulun yliopiston optoelektroniikan laboratoriossa johtava TkT Hannu Sorvoja.
Konenäön ryhmässä tutkijat ovat puolestaan kehittäneet robotin omien antureiden tuottamaa tietoa täydentävää, videokameroiden muodostamaa monen kameran järjestelmää, jolla robotin asentoa mitataan robotin ulkopuolella.
VTT:n tutkimustiimi on keskittynyt hankkeessa erityisesti laitteen geometrian ja kinematiikan kalibrointiin, millä varmennetaan laitteen paikannusta ja liiketarkkuutta.
Laitetta ja sen vaatimia järjestelmiä testataan VTT:llä sekä Oulun yliopistollisen sairaalan iMRI-leikkaustilassa (intraoperative MRI).