בניית קוד פתוח רובוטית Stereotaxic Instrument

המטרה הכוללת של הליך זה היא להרחיב את הנגישות והגמישות של נוירוכירורגיה רובוטית של מכרסמים על ידי מתן תוכניות לחוקרים לבניית מכשיר סטריאוטקסי רובוטי גמיש, זול וקוד פתוח, כמו גם את התוכנה הדרושה לתכנון ושיתוף ניתוחים. זה מושג על ידי עיבוד והרכבה ראשונים של מכשיר סטריאוטקסי מבוקר מספרי ממוחשב. השלב השני הוא קביעת יחס קנה המידה של התקפות הסטריאו.

על ידי מדידת המרחק הסטריאוטקסי שנסע לכל מרחק מנוע, נתיב כלים ייווצר אוטומטית מקואורדינטות הגולגולת וייוצא לקוד G. השלב האחרון הוא לבחון את הניתוחים באמצעות גולגולות של מיני בעלי החיים. הוא מיועד לניתוח, יש לשנות אותו בהתאם לתוצאות הבדיקה.

בסופו של דבר, ניתן להשתמש במכשיר הסטריאוטקסי כדי לבצע במהירות ולשתף נוירוכירורגיה חיה של מכרסמים. היישומים הנוכחיים כוללים אך אינם מוגבלים לקרניוטומיה, גולגולת דקה, חלונות ואלקטרודה או צינורית. הורדת מכשירים כירורגיים רובוטיים יכולה להגביר את הדיוק והשכפול של נוירוכירורגיה של מכרסמים.

עם זאת, דגמים מסחריים יכולים להיות יקרים מאוד. הפרוטוקול הבא מספק תוכניות לשדרוג התקפות סטריאו קיימות להתקפות סטריאו ממונעות. קוד G המשמש לשליטה במנועים הוא קוד פתוח וניתן לשנות אותו כדי לענות על הצרכים הספציפיים ביותר של המנתחים.

סקריפטי MATLAB הכלולים יעזרו למאמצים מוקדמים ליצור ניתוחים באופן אוטומטי באמצעות תפריטי הצבעה ולחיצה פשוטים. בעוד שרק כמה ניתוחים שנוצרו נתמכים כיום, הרובוט עשוי לבצע את הרוב המכריע של טכניקות הנוירוכירורגיה המשמשות במודלים של בעלי חיים. לניתוחים רובוטיים יתרונות רבים כמו ביטול משתנים בזמנים מסוימים.

ב-30 השנים האחרונות, המעבדה שלי סבלה מתקופות של שיעורי הישרדות נמוכים בניתוחי ההישרדות שלנו. אלה תקופות מתסכלות בגלל מספר המשתנים שצריך לבטל אחד בכל פעם. ניתוח רובוטי יבטל חלק מהמשתנים הללו ויפשט את תהליך פתרון הבעיות שלנו.

באופן כללי, זה מקדם ניתוחים עקביים יותר וזמני החלמה מהירים יותר ופחות מקרי מוות של בעלי חיים. התחל הליך זה על ידי חיווט מנועי הצעד הדו-קוטביים למחברים המסופקים עם לוח הנהג. חבר את החוט הירוק ל-A פלוס, את החוט השחור ל-A מינוס את החוט האדום ל-B פלוס ואת החוט הכחול ל-B מינוס.

השקופית הבאה. המצמדים מעל מנועי הצעד מקפידים ליישר את חורי ההרכבה. לאחר מכן אבטח אותם באמצעות ברגי ראש שלושה שקעים M 1220 מילימטר וודא שהמצמדים מחוברים היטב למנועים.

שימו לב שדגמי התלת מימד למצמדים ולצווארון אינם כוללים חוטים. יש להקיש על החורים המסומנים בגודל חוט לאחר ייצורם. לאחר מכן, הסר את ברגי הסט מאחיזת האגודל בכל שלושת הצירים של המכשיר הסטריאוטקסי באמצעות מפתח משושה קטן.

אחיזות האגודל מושחלות, לכן סובב אותן נגד כיוון השעון להסרה תוך שמירה על מנקי ה-PTFE במקומם על הזרוע. לאחר מכן הברג את קצה הברגה של הצווארון על מוטות ההברגה של זרועות המכשירים הסטריאוטקסיים ודא שאין פער בין הצבעים לטבעות ה-P-T-F-E-O. זה מבטיח שהקואורדינטות נשמרות כאשר הרובוט משנה כיוון.

לאחר מכן, אבטח את הצווארונים על הברגים של הזרועות הסטריאוטקסיות באמצעות שלושה ברגים של רבע אינץ 'nf 10 32 נקודת. החלק כל מנוע ומצמד מעל הצווארונים והזרועות הסטריאוטקסיות. ודא שהמנועים יושבים בצמוד עם הזרועות וחורי הברגים שנקבעו על הצווארונים מסתדרים עם החלק השטוח של פירי המנוע.

לאחר מכן אבטח את המצמדים לסטריאוטיפים באמצעות חורי ההרכבה ושישה ברגי סט נקודות חיתוך NF 10 32 בגודל חצי אינץ' לאחר מכן, אבטח את הצווארונים לפירי המנוע באמצעות ברגי סט NF 10 32 בגודל שלושה רבעים אינץ'. כעת הכן את לוח הנהג CNC על ידי הגדרת כל אחד משלושת בקרי השלבים לחצי צעד, מה שמאפשר רזולוציית צעד כפולה עבור כל אחד משלושת בקרי השלבים. הפוך את סיכה אחת למצב מופעל סיכה שתיים למצב כבוי סיכה שלוש למצב מופעל סיכה ארבע למצב כבוי, הצמד חמש למצב מופעל והצמד שש למצב כבוי.

חבר את מנועי x, y ו-Z לדרייבר מנוע הצעד יחד עם ספק הכוח של 12 וולט. לאחר מכן חבר את מנהל ההתקן ליציאה טורית של מחשב באמצעות כבל DB 25. כעת פתח את תוכנת כרסום CNC כדי להתחיל בתצורה לתקשורת מנועי הצעד.

שימו לב כי ההוראות הבאות מיועדות לשימוש רק עם נהג מנוע צעד TB 6 5 6 0. לחץ על תצורה, ואז יציאות ואותות פלט. מלא את ההנחיה ולחץ על החל.

לאחר מכן לחץ על יציאות תצורה וסיכות ואותות קלט. מלא את ההנחיה ולחץ על החל. לאחר מכן, לחץ על תצורה.

ואז יציאות וסיכות ויציאות מנוע. מלא את ההנחיה ולחץ על החל. לאחר מכן, לחץ על תצורה וכוונון מנוע.

מלא את ההנחיה ולחץ על שמור הגדרות ציר וחזור על שלבים אלה עבור כל שלושת AEs המשתמשים באותם ערכים. לאחר מכן, כייל את הסטריאוטיפים לקנה המידה של תוכנת ה-CNC על ידי הגדרת מהירות המנוע לאינץ' אחד לדקה והריץ את ציר ה-Z של המכשירים הסטריאוטקסיים עם עמוד למעלה עמוד למטה למילימטר הקרוב ביותר, אפס את ציר Z והריץ את המכשיר הסטריאוטקסי מילימטר אחד. המרחק שנסע על ציר Z במאך שלוש הוא קבוע קנה המידה.

לאחר ביצוע בדיקות אקראיות של כל שלושת הצירים על ידי תכנות שלהם לנסוע מרחקים ידועים כדי להבטיח שהתנועות מדויקות, חבר את מקדחת המיקרו מנוע למכשיר הסטריאוטקסי באמצעות מחזיק הבדיקה הגדול במיוחד. תחילה מקם את כל הסקריפטים המותאמים אישית מטבלת התוכנה לתיקיה אחת במחשב. לאחר מכן פתח את הסקריפט Sharp Edge Craniotomy M והפעל את הקוד.

בחר את שניהם בהנחיה. איזה סוג ניתוח תבצע? לאחר מכן, בחר מותאם אישית כדי להגדיר את הפינות של חלון הגולגולת, הגדר את מיקומי x ו-Y של פינות הגולגולת.

יש להזין כל קואורדינטה בסדר הנכון לאחר מילוי הטופס, לחץ על אישור. לאחר מכן, הזן שלושה בהנחיה כדי לייצר שלושה חורי גולגולת. לאחר מכן בחר הגדר באמצעות קואורדינטות והזן את הקואורדינטות של כל חור מהתבנית.

לאחר מכן, הגדר את פרמטרי הקידוח לניתוח הבדיקה הראשון. קבל את ערכי ברירת המחדל. תן שם לקוד G.

זה ייווצר אוטומטית ויישמר בספריית העבודה. טען את קוד ה-G לתוכנת כרסום CNC וגולגולת בדיקה למכשירים הסטריאוטקסיים. מוטות אוזניים מקנקטים ידנית את המקדח טורמה באמצעות מקשי החצים של המקלדת, משתמשים במהירות ריצה איטית כדי להבטיח דיוק.

כעת הפעל את מקדחת המיקרו מנוע והגדר את החוגה המהירה בבקר המקדחה ל-50,000 סל"ד. לחץ על התחלת המחזור. התקפות הסטריאו יבצעו מעברים רבים של אותו חתך בעומקים שונים בין כל מעבר.

התקפות הסטריאו יושהו כדי שהמנתח יוכל להמשיך או להפיל. חיתוך. לחץ על המשך מחזור כדי להמשיך לחתוך מעברים. הנה גולגולת המציגה את התוצאה הסופית של הפעלת הניתוח שתוכנן קודם לכן, וגולגולת זו מציגה בורג גולגולת המוחדר לחור.

גודל המקדחים המיוצר יקבע את החור, הקוטר וכתוצאה מכך את גודל הבורג. איור זה מציג את הגולגולת המכילה חלון גולגולת דק המסומן על ידי החצים. שימו לב שבלוח הימני נראה שהאור חודר לחלון הגולגולת הדק.

מכשירים כירורגיים רובוטיים אחידים יכולים לעזור לפתור כמה מהבעיות הנפוצות ביותר במדעי המוח כיום. ראשית, נתיבי הכלים ניתנים לשחזור ב-100%. שנית, זה יכול להפחית ניסוי או טעות.

שלישית, מכשירים כירורגיים ממונעים יכולים להפחית את מספר בעלי החיים הדרושים לביצוע ניסוי, ולבסוף, הם מדויקים ומדויקים יותר מהיד האנושית. כללנו תוכנה מותאמת אישית המאפשרת לחוקרים ליצור ניתוחים פשוטים באופן אוטומטי. חשוב לזכור שהתקפות הסטריאו הממונעות אינן מוגבלות על ידי תוכנה זו.

חוקרים עשויים לקודד נתיבי כלים מורכבים כך שיתאימו בצורה הטובה ביותר לנוירוכירורגיה הייחודית שלהם. ובכל זאת, הדיוק של הרובוט תלוי בעיבוד איכותי, התקנה נכונה והבנה נכונה של אופן פעולת מכונת CNC. כל עוד החוקרים מוכנים להקדיש זמן כדי להבין את תפקודו של מכשיר סטריאוטקטי ממונע זה, הם עשויים לבצע ניתוחים בצורה מדויקת יותר עם יכולת שכפול טובה יותר ופחות אימון.

בסך הכל, ניתוח אוטומטי מספק יתרונות רבים. סטריאוטקטיקות ממונעות קיימות. הם זמינים מסחרית, אבל הם יקרים מאוד.

המערכת שקווין ודיוויד הרכיבו כאן היא באותה איכות גבוהה, אבל בעלות נמוכה מאוד, והם הופכים את התוכנה והמערכת לזמינות בחינם לכל קהילת המחקר.