Kaffegrut har en rekke bruksområder foruten å få deg surr, fra å fjerne lukter fra kjøleskapet til gjødsling av hagen din. Nese- og halskirurgi er ikke et åpenbart tillegg til den listen, men en ny oppfinnelse av ingeniører ved Vanderbilt University bruker knuste kaffebønner for å gjøre avbildningsteknologi for hodekirurgi mer nøyaktig.
Relatert innhold
- Hvordan er hjernekirurgi som å fly? Sett på et headset for å finne ut av det
- Hvordan nye bevegelsesfangstteknologier transformerte skuespillere til skapninger for "Dawn of the Planet of the Apes"
"Vi kalte det opprinnelig kaffehjelmen, " sier Richard Hendrick, en doktorgradsstudent ved universitetets Medical Engineering and Discovery Lab, om teamets "kornete fastkapshette." Den kaffefylte hetten ble laget for å løse et problem med teknologisk presisjon.
I løpet av det siste tiåret har bildestyrt kirurgi revolusjonert nese- og halsoperasjoner, slik at leger kan spore instrumentene sine i pasientens kropp i sanntid for å unngå unødvendig kutting, spesielt i delikate endoskopiske kirurgier som fungerer med verktøy satt inn gjennom nesen eller gjennom veldig små snitt. I dag brukes teknologien i nesten en million nevrokirurgiske prosedyrer årlig. For å jobbe, må kirurger imidlertid kunne kartlegge området som opereres nøyaktig før operasjonen. De CT eller MR skanner pasientens hode for å bygge en 3D-modell, og deretter bruker de et dataprogram for å stille opp modellen med den virkelige pasienten på operasjonsbordet.
Ofte gjøres denne "registrerings" -prosessen ved å feste mål som kalles "fiducials", som ligner på prikkene som er båret av skuespillere som er transformert til CGI-tegn, til pasientens hode for å spore hans eller hennes hodeskallefunksjoner. Et kamera over pasienten tilpasser 3D-modellen ut fra punktenes plassering, slik at legene kan se på en skjerm under operasjonen og se i sanntid hvor de befinner seg i pasientens hode.
Når det er gjort riktig, sier Hendrick, er disse skanningsteknologiene nøyaktige "ned til mindre enn en millimeter, " men når de observerte operasjoner, så han og teamet hans tilfeller hvor kirurger ville ende opp med å kjøre verktøyene sine i områder som skjermene deres fortalte at de ikke skulle ha ' t løper inn, noe som betyr at skanningen var feil. Dette kan føre til at operasjonene tar lengre tid fordi kirurger ikke kan stole på verktøyene sine lenger, bemerket Hendrick, og kan føre til utilsiktet skade på grunn av feil plassert kutting.
"Vi så på det som 'Hva pokker foregår?'" Sier Hendrick. Etter hvert innså de at problemet var med registreringsprosessen, nærmere bestemt de prikkene. Hendelig tilfeldig bevegelse av prikkene under skanning eller operasjon kaster justeringen av 3D-modellen, sier Hendrick, og det var sjokkerende enkelt for den bevegelsen å skje fordi menneskets hud er smidig og fleksibel og hodeskallen er glatt og vanskelig å fatte. Til og med en stram svømmehette, fant teamet til Hendrick, var utsatt for små vingler, enten det var fra en ufrivillig bevegelse av en pasient eller kabler som knagget hetten, og en feilkalibrering på enda millimeter kunne være nok til å føre til et dårlig kutt.
"Hodet er omtrent som et egg, " sier Hendrick. "Det er ikke mye geometri som vi kan ta tak i."
For å løse dette problemet henvendte teamet til Hendrick seg til inspirasjon til et nyskapende apparat opprettet av ingeniører fra Cornell University i 2010. Denne "universal robot-griperen" bruker en ballong fylt med kaffegrut festet til et vakuum for å skape en "hånd" som kan gripe hva som helst. Ballongen og bakken er løs til vakuumet er aktivert, noe som trekker kaffepartiklene tett mot hverandre og danner et ad hoc-fast stoff. Hvis ballongen presses mot en gjenstand mens den er løs, vil aktivering av vakuum føre til at kaffegrutene danner et stramt grep rundt gjenstanden.
Hendrick's team opprettet en hette fylt med kaffegrut for å gjøre det samme med hodet. Når luften støvsuges ut av hetten, danner den en stiv tetning på hodet, og forhindrer at prikkene festet til hetten beveger seg.
"Den er virkelig, virkelig dannet på en stiv måte til anatomi, " sier Hendrick, som har prøvd på hetten flere ganger, og beskriver det som følelsen av å ha noe “steinhardt” festet på hodet, men uten smerter. "Det har blitt noe som virkelig forbedret nøyaktigheten til disse registreringene med ganske mye."
Hendrick's team har søkt om patent på enheten sin, og leter nå etter en industripartner for å hjelpe til med å få myndigheters godkjenning for det og bringe det inn i operasjonsrom de neste årene. Snart kunne kaffe spille en rolle i operasjoner i tillegg til å holde legene våkne.
