Femurfrakturen sind schwierige Eingriffe für Chirurgen. Der längste Knochen des Körpers befindet sich tief unter der Haut und ist von Muskeln im Oberschenkel umgeben, was viel Kraft erfordert, um den Knochen zu manipulieren. Diese logistischen Hürden erschweren es Chirurgen, das Ausmaß der Fraktur zu erkennen und den Knochen richtig auszurichten, was zu mehr Zeit für die Operation, längeren Genesungszeiten und einem erhöhten Komplikationsrisiko für die Patienten führt.
Für einen Großteil des Jahrzehnts war Dr. Mohammad Abedin-Nasab, Assistenzprofessor für Biomedizinische Technik bei Henry M. Rowan College of Engineeringhat ein Robotersystem entwickelt, um Ärzte bei diesen Verfahren zu unterstützen und die Ergebnisse für die Patienten zu verbessern.
der Nationale Wissenschaftsstiftung verlieh Abedin-Nasab einen Innovationspartnerschaftszuschuss in Höhe von 250.000 US-Dollar, um die Weiterentwicklung des Systems namens Robossis zu unterstützen. Mit dieser Finanzierung wird Abedin-Nasab bis Ende 2023 einen Prototyp von Robossis entwickeln, der die Sicherheits- und Wirksamkeitsanforderungen der Food and Drug Administration erfüllt. Wenn Robossis die FDA-Zulassung erhält, kann Abedin-Nasab damit beginnen, das System an Patienten zu testen. Bisher wurde Robossis an Leichen getestet.
Robossis besteht aus drei Komponenten: dem Roboter, der Bildgebungssoftware und einem haptischen Gerät. Eine kreisförmige Metallvorrichtung, die so konstruiert ist, dass sie auf ein Standard-Operationsbett passt, umgibt das Bein. Stäbe werden in das Bein eingeführt und sind
Abedin-Nasab und sein Team entwickelten Algorithmen, die den Ärzten den optimalen Weg zur Ausrichtung der Fragmente zeigen sollen. Der Chirurg kann einen der von Robossis vorgeschlagenen Wege wählen oder seinen eigenen wählen. Dann richtet der Roboter die Knochenfragmente mithilfe von Kraft und Rotation neu aus, um das Bein automatisch ohne menschliche Hilfe zu manipulieren. an Knochenfragmenten befestigt. Die Bildgebungssoftware nimmt Röntgenaufnahmen aus zwei verschiedenen Winkeln auf, sodass der Chirurg die Fraktur gut sehen kann.
„Wir wollen Chirurgen helfen“, sagte Abedin-Nasab. „Wir sorgen mit dem Roboter für stärkere Hände und mit unserer Bildgebungssoftware für stärkere Augen.“
Mit einem Zuschuss der NSF wird Abedin-Nasab die Stärke und Ausrichtungsgenauigkeit der Maschine weiter testen, zuerst im Labor und dann an Leichen. In früheren Tests hat sich der Roboter bei der Neuausrichtung hervorgetan.
Zu Abedin-Nasabs Team gehören Kliniker, drei Ärzte. Studenten, vier Studenten und Medizinstudenten.
„Es ist wirklich ein interdisziplinäres Projekt“, sagte Abedin-Nasab. „Wir verfügen über Expertise in verschiedenen technischen und medizinischen Disziplinen, die für unseren Erfolg entscheidend sind.“
Nächster Schritt in Richtung Kommerzialisierung
Die wichtigsten klinischen und wissenschaftlichen Mitarbeiter. Jessica Fields, Unternehmerin und stellvertretende Direktorin des New York City Regional Innovation Node an der City University of New York, wird mit den Forschern und Rowan Innovations zusammenarbeiten, um die Technologie zu kommerzialisieren.
„Der Gewinn eines NSF-Innovationsstipendiums erfordert Teamarbeit, und deshalb sind wir hier“, sagte Dr. Yatin Karpe, Direktor von Rowan Innovations/Office of Technology Commercialization. Das Büro hilft Forschern, Patente anzumelden und Lizenzen zu erhalten sowie Fördermöglichkeiten des Bundes wie das NSF I-Corps-Programm zu beantragen.
„Unser Büro hat Dr. Abedin-Nasab und seinen Forschungspartnern geholfen, regionale und nationale I-Corps-Auszeichnungen zu erhalten und ihre Innovationen bei verschiedenen Branchenveranstaltungen bekannter zu machen“, sagte Karpe. „Wir freuen uns darauf, dass Robossis den nächsten Schritt in Richtung FDA-Zulassung macht und sein Produkt so schnell wie möglich auf den Markt bringt.“
Abedin-Nasab führte während der Entwicklung von Robossis ausführliche Interviews mit Unfallchirurgen und Patienten. Das wichtigste Feedback ist die Bedeutung eines Geräts, das die Ausrichtung verbessert. Fehlausrichtung und Rotation von Knochenfragmenten treten bei einem Drittel der Patienten auf. Femur-Neuausrichtungsoperationen wären mit Robossis auch viel weniger invasiv. Der Roboter macht nur kleine Schnitte, wodurch Blutverlust, Schmerzen und Narbenbildung begrenzt werden. Da der Roboter außerdem weniger Röntgenstrahlen benötigt, wird die Strahlenbelastung für Patienten, Chirurgen und medizinisches Personal reduziert.
„Unsere Ingenieure sind führend bei der Schaffung und Entwicklung der Technologie der Zukunft in der Medizin“, sagte Dr. Mark Byrne, Gründungsdirektor der biomedizinischen Technikabteilung von Rowan. „Dies für Patienten Wirklichkeit werden zu lassen und die Umsetzung neuer Technologien für Patienten umzusetzen, ist ein wesentlicher Bestandteil der Mission unserer Abteilung für Biomedizintechnik und unserer Universität, unserer medizinischen Fakultäten und unserer Partner sowie von Rowan Innovations.
Wenn Robossis die FDA-Zulassung erhält, wird es der erste Roboter seiner Art sein, der zur Durchführung von Operationen an Femurfrakturen eingesetzt wird.
„Wir werden das erste Team der Welt sein, das dies Wirklichkeit werden lässt, was eine viel bessere Patientenversorgung ermöglichen wird“, sagte Abedin-Nasab.