Un trapano dalla punta "intelligente" per non irritare i nervi umani

Spesso le persone con problemi di udito il cui nervo acustico è ancora intatto possono essere aiutate con un impianto cocleare.
L’impianto cocleare è un piccolo dispositivo elettronico, tecnologicamente molto complesso, che permette alle persone sorde o con ridotte capacità uditive di sentire nuovamente i suoni.
Gli impianti cocleari non sono protesi acustiche: infatti, non amplificano i suoni (come le protesi acustiche fanno di norma), ma captano il suono, lo convertono in segnali o impulsi elettrici, esattamente come farebbe una coclea, e trasferiscono questi ultimi appena generati al nervo cocleare, stimolandolo.
Ma l’inserimento dell’apparecchio nell’orecchio interno non è privo di rischi, poiché i nervi facciali possono essere danneggiati durante il processo.
I ricercatori dell’EMPA hanno sviluppato in Svizzera un nuovo trapano intelligente che riduce al minimo il rischio spegnendosi automaticamente quando si avvicina ai nervi.

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Come inserire gli impianti cocleari in modo più delicato rispetto a un chirurgo

I metodi di fabbricazione avanzata possono portare a notevoli progressi nella chirurgia.
Un gruppo di ricercatori guidati da Stefan Weber del Centro ARTORG per la Ricerca in Ingegneria Biomedica dell’Università di Berna ha sviluppato un robot in grado di inserire gli impianti cocleari in modo più delicato rispetto a un chirurgo.

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“Rimuovere aree relativamente ampie dell’osso cranico” durante l’intervento

“Quando il chirurgo esegue l’intervento, deve rimuovere aree relativamente ampie dell’osso cranico”, spiega lo scienziato in un articolo pubblicato sul quotidiano “Neue Zürcher Zeitung”.
Soltanto quando riesce a vedere dove si trovano i nervi può usare il trapano.
Il robot, invece, perfora esclusivamente un canale largo 1,8 millimetri, il cui tracciato viene determinato sulla base di un’immagine TC creata in precedenza.

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Il foro deve trovarsi tra i nervi del gusto e della faccia, separati da tre millimetri

I chirurghi non devono forare a caso, però, perché il foro per l’impianto cocleare deve trovarsi esattamente tra il nervo del gusto e il nervo facciale.
In un punto, questi nervi sono distanti soltanto tre millimetri e non devono essere danneggiati in nessun caso.
Finora i chirurghi procedevano in questo modo: poco prima della costrizione, interrompevano la trapanazione e irritavano appositamente il nervo facciale con una punta elettrica.
Se le contrazioni del viso del paziente non erano troppo forti, la trapanazione può continuare con cautela.

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Nitruro di titanio e nitruro di silicio per forare e per stimolare allo stesso tempo

I medici del Centro ARTORG si sono rivolti ai Laboratori Federali Svizzeri per la Scienza e la Tecnologia dei Materiali con la seguente domanda: non potremmo sviluppare un trapano che stimoli elettricamente anche il nervo facciale, cioè una perforante che indichi la sua posizione nel cranio del paziente?
Kerstin Thorwarth del laboratorio Surface Science and Coating Technologies dell’EMPA si è messa al lavoro.
Insieme a un collega, ha sviluppato un trapano con una punta conduttiva nel contesto di una tesi di master e di un progetto finanziato da Innosuisse.
I rivestimenti duri conduttivi e isolanti di nitruro di titanio (TiN) e di nitruro di silicio (Si3N4) sono stati applicati alla punta del trapano mediante sputtering magnetronico.
A tal fine, i singoli avvolgimenti della punta hanno dovuto essere coperti con maschere speciali.

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Cercasi partner industriale per un ausulio “utilizzabile pure per la chirurgia spinale”

Il trapano con la superficie speciale sviluppata dai Laboratori Federali Svizzeri per la Scienza e la Tecnologia dei Materiali ha finalmente mostrato le proprietà elettriche appropriate e ha anche superato i test di perforazione in materiale osseo eseguiti in laboratorio.
I partner di Berna sono soddisfatti: “Il trapano intelligente per la chirurgia cocleare potrebbe essere utilizzato anche per la chirurgia spinale, ad esempio”, afferma il responsabile del progetto Stefan Weber.
Ora i ricercatori dell’EMPA stanno lavorando con i medici chirurghi per trovare un partner industriale che possa produrre il trapano intelligente in conformità con i requisiti legali per i dispositivi medici.
“Questo richiederà un ulteriore e significativo sforzo di sviluppo”, afferma Weber. “Ed è ciò che deve ancora essere finanziato”.

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