l sistema robot compatibile con la radioterapia
Nel ” Sistema robotico compatibile con la radioterapia per il posizionamento multi-punto di riferimento nei trattamenti per il cancro alla testa e al collo “, gli autori Mark Ostyn, Siqiu Wang, Yun-Soung Kim, Siyong Kim e Woon-Hong Yeo discutono delle sfide legate alla flessibilità della colonna vertebrale nelle radiazioni terapia ed esplorare l’accompagnamento della robotica per migliorare il posizionamento.
Per prevenire la flessibilità del collo con conseguenti problemi durante la terapia, i professionisti medici spesso utilizzano maschere di immobilizzazione passive per impedire il movimento e incoraggiare il posizionamento di successo. Gli autori sottolineano, tuttavia, che gli studi nel tempo hanno dimostrato che tali maschere presentano ancora un margine di errore di 3-5 mm tra punti di riferimento distanti lungo il dorso del collo.
“Rapporti recenti mostrano che un posizionamento accurato nella terapia della testa e del collo può essere ottenuto posizionando la testa in modo indipendente dal resto del corpo”, affermano i ricercatori. “Tuttavia, questi sistemi meccanici non sono ancora stati introdotti nella pratica clinica regolare.”
Finora nessun altro sistema è stato compatibile con la radioterapia, lasciando agli autori di prendere in mano la situazione e sviluppare un sistema robotico adatto alla radioterapia.
“In questo nuovo sistema, tutti i componenti incompatibili con la radioterapia sono disposti molto al di fuori del campo di radiazione, collocati 40 cm in meno rispetto all’isocentro di radiazione con un nuovo riduttore in plastica che riduce i problemi di gioco del cavalletto dell’acceleratore lineare”, hanno affermato i ricercatori. “A seguito del passaggio dalla trasmissione di potenza diretta a quella indiretta dai motori passo-passo agli effettori finali, viene introdotto un feedback di posizione secondaria prevalentemente in plastica per facilitare la navigazione.”
Il sistema è validato con misurazione dell’attenuazione e imaging radiografico. Nel progettare il sistema robotico, i ricercatori sono stati determinati a rendere le strutture più piccole possibili, ma ancora in grado di offrire la gamma di movimento necessaria. I ricercatori hanno messo i motori metallici tra il paziente e, in questo caso, per lo studio, il divano.
Hanno stampato in 3D quasi tutti i componenti, per includere:
Riduttore
Gruppo effettore finale
Allegato
Telaio di montaggio
Due stampanti 3D sono in grado di realizzare tali parti in modo superiore, secondo i ricercatori: la stampante Formlabs Form 2 e la Objet Eden 260VS . I materiali utilizzati includevano l’ABS e il PLA quando si utilizzano altre stampanti 3D.
“Inoltre, la piastra superiore del controller testa / collo che necessita di una resistenza extra elevata è fabbricata lavorando una plastica rinforzata con fibra di carbonio, che regge la testa di un paziente”, hanno affermato i ricercatori.
I ricercatori hanno incluso 15 percorsi, con una varietà di spostamenti, da 1,1 a 5,2 mm.
“Questo sistema presentato è in grado di posizionare la testa di un paziente con precisione submillimetrica in vincoli spaziali clinicamente accettabili. L’attenuazione calcolata dei materiali nel sistema ha valori HU inferiori rispetto a un materiale di riferimento (tessuto osseo), che è validato da una serie di immagini radiografiche senza artefatti visibili “, hanno concluso i ricercatori.
“Il risultato dell’accuratezza del posizionamento con un fantasma scheletrico determina l’accuratezza del dispositivo come 0,7 ± 0,3 mm. Inoltre, lo studio di imaging CBCT e di post correzione corregge la funzionalità del sistema per allineare le singole regioni quando la testa e il corpo sono posizionati individualmente. I lavori futuri si concentreranno sull’applicazione della radioterapia per i pazienti con carcinoma della testa e del collo “.
Analisi dell’errore di posizionamento assoluto. (a) Errore di traslazione assoluto misurato (mm) che mostra la precisione di 0,7 ± 0,3 mm. (b) Errori di rotazione assoluta in imbardata, rollio e beccheggio, mostrando l’accuratezza di tutti al di sotto di 3 °. 
Confronto di nessuna correzione indipendente delle immagini CBCT con il caso della correzione assistita da sistema robotico. (a, c, e) immagini CBCT senza correzione indipendente per C2, C4 e T1, rispettivamente. (b, d, f) immagini CBCT che vengono corrette in modo indipendente dal sistema robotico rispettivamente per C2, C4 e T1. (g) Regioni di interesse di C2, C4 e T1 in una figura scheletro 
Sistema robot completamente compatibile con radioterapia. (a) Foto di un fantasma scheletrico sul sistema robotico, che viene aggiunto sul lettino di trattamento esistente per il cancro alla testa e al collo. (b) Illustrazione schematica del sistema robotico, incluso controller in plastica testa / collo, scatola del cambio in plastica e fili a basso attrito e motori passo-passo situati molto al di fuori del campo di radiazione.