Il robot che si apre all'interno dell'addome

La start-up NISI (HK) Limited sta sviluppando un robot chirurgico in miniatura che può essere inserito nel corpo attraverso le aperture naturali e che si apre all'interno dell'addome. Per raggiungere questo obiettivo, gli ingegneri stanno spingendo i componenti oltre i loro limiti.

Un robot pionieristico per la chirurgia minimamente invasiva

Sorprendenti nuovi sviluppi stanno scuotendo il mondo della tecnologia medica. Il settore dei robot chirurgici, in particolare, sta assistendo a importanti cambiamenti. Nell'estate 2018, la start-up NISI con sede a Hong Kong ha annunciato di avere eseguito con successo una serie di operazioni ginecologiche su maiali vivi. In un primo momento tutto questo potrebbe non sembrare chissà che di speciale, ma la tecnica utilizzata è stata veramente innovativa. I chirurghi hanno utilizzato un piccolo robot inserito dal retto: secondo l'azienda è stata la prima volta al mondo nella storia della medicina.

NISI è stata fondata nel 2012 e collabora con le università di Hong Kong e Cambridge allo sviluppo di un sistema robotizzato che consente complessi interventi chirurgici minimamente invasivi nell'area addominale e pelvica senza lasciare cicatrici visibili. “Intendiamo diventare esperti leader a livello mondiale nella tecnologia robotizzata per la chirurgia non invasiva,” ha dichiarato la dottoressa Corinna Ockenfeld della NISI. Gli interventi chirurgici di successo nell'estate del 2018 hanno dato alla start-up la giusta spinta. I primi interventi chirurgici sugli esseri umani sono in programma per il 2021.

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Un sistema chirurgico high-tech

L'idea dietro il nuovo sistema chirurgico di NISI è la seguente: il robot chirurgico viene inserito attraverso un orifizio naturale, solitamente l'ano o la vagina. È necessaria solo una piccola incisione all'interno del corpo per inserire più strumenti robotici nell'addome. I sistemi attuali richiedono diverse incisioni, una per ogni strumento. Questa nuova tecnologia invece presenta molti vantaggi: minore perdita di sangue durante l'intervento, minori complicazioni correlate alle ferite, tempi di guarigione più brevi per il paziente e assenza di cicatrici visibili.

Il robot stesso ha due piccoli bracci che si aprono all'interno dell'addome e possono essere controllati dal chirurgo da un pannello di comando. I due bracci robotizzati sono controllati direttamente dai micromotori di maxon e hanno fino a otto gradi di libertà. Il sistema dispone inoltre di una telecamera 2D e 3D ad alta risoluzione e fornisce un feedback aptico in modo che il chirurgo possa "sentire" ciò che avviene all'altra estremità e lavorare con una precisione persino maggiore.

La qualità dei componenti motorizzati è un elemento chiave

Portare i robot chirurgici a un livello superiore di tecnologia richiede molto di più di tecnici e ingegneri eccellenti: anche i componenti di qualità sono un elemento chiave. NISI sta quindi testando diversi principi e combinazioni di componenti. “Vogliamo spostare i confini della tecnologia medica e robotica,” ha dichiarato la dottoressa Corinna Ockenfeld. Per quanto riguarda i motori, questo richiede dimensioni estremamente piccole e una densità di potenza molto elevata. “Lavoriamo a stretto contatto con maxon e ci scambiamo informazioni ogni settimana. Apprezziamo molto il supporto che abbiamo ricevuto negli anni passati. La collaborazione con maxon è estremamente produttiva e preziosa per entrambe le parti.” 

I prototipi del sistema chirurgico robotizzato di NISI attualmente usano diversi motori DC brushless della serie EC, con diametri che variano da 4 a 8 millimetri, completati dai riduttori abbinati. Entrambi i partner stanno spingendo al limite gli azionamenti di precisione, a volte utilizzandoli oltre le specifiche nominali. Tuttavia, i motori BLDC sono personalizzati per le esigenze specifiche dell'applicazione. Richiedono un'elevata densità di potenza e devono soddisfare standard qualitativi estremamente rigidi oltre a essere impermeabili ai fluidi corporei. In futuro gli azionamenti saranno anche biocompatibili.

I prossimi passaggi saranno rendere l'intero sistema ancora più piccolo e i motori ancora più dinamici e ampliare il campo di intervento del robot. “Ci occupiamo di ogni minimo dettaglio e adottiamo approcci innovativi per la risoluzione dei problemi,” ha spiegato la dottoressa Corinna Ockenfeld. Passo dopo passo, NISI si sta avvicinando alla realizzazione della propria vision: trasformare la chirurgia non invasiva senza cicatrici in una realtà quotidiana.