I fondi di caffè hanno una varietà di usi oltre a farti ronzare, dalla rimozione degli odori dal tuo frigorifero alla concimazione del tuo giardino. La chirurgia del naso e della gola non è un'ovvia aggiunta a tale elenco, ma una nuova invenzione degli ingegneri della Vanderbilt University utilizza chicchi di caffè schiacciati per rendere più accurata la tecnologia di imaging della chirurgia della testa.
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"Inizialmente lo chiamavamo l'elmetto da caffè", afferma Richard Hendrick, uno studente laureato presso il Medical Engineering and Discovery Lab dell'università, del "cappellino granulare" della sua squadra. Il tappo pieno di caffè è stato creato per risolvere un problema di precisione tecnologica.
Nell'ultimo decennio, la chirurgia guidata da immagini ha rivoluzionato gli interventi chirurgici al naso e alla gola, consentendo ai medici di localizzare i loro strumenti all'interno del corpo di un paziente in tempo reale per evitare tagli inutili, in particolare in delicati interventi chirurgici endoscopici che funzionano con strumenti inseriti attraverso il naso o attraverso piccole incisioni. Oggi, la tecnologia viene utilizzata in quasi un milione di procedure neurochirurgiche ogni anno. Per funzionare, tuttavia, i chirurghi devono essere in grado di mappare con precisione l'area operata prima dell'intervento. Eseguono la TC o la risonanza magnetica per scansionare la testa del loro paziente per costruire un modello 3D, quindi usano un programma per computer per allineare il modello al paziente reale sul tavolo operatorio.
Spesso, questo processo di "registrazione" viene eseguito attaccando obiettivi chiamati "fiduciali", simili ai punti indossati dagli attori che vengono trasformati in personaggi CGI, alla testa del paziente per tracciare le sue caratteristiche craniche. Una telecamera sopra il paziente riallinea il modello 3D in base alla posizione dei punti, consentendo ai medici di guardare uno schermo durante l'intervento chirurgico e vedere in tempo reale dove si trovano all'interno della testa del paziente.
Se fatte bene, dice Hendrick, queste tecnologie di scansione sono accurate "fino a meno di un millimetro", ma quando osservano gli interventi chirurgici, lui e il suo team hanno visto casi in cui i chirurghi finivano per far funzionare i loro strumenti in aree che i loro schermi dicevano che non avrebbero dovuto ' sta andando incontro, il che significa che la scansione era sbagliata. Questo può portare a un intervento chirurgico che richiede più tempo perché i chirurghi non possono più fidarsi dei loro strumenti, ha osservato Hendrick, e potrebbe causare danni accidentali da taglio fuori posto.
"Lo stavamo guardando come 'Che diavolo sta succedendo?'" Dice Hendrick. Alla fine, si sono resi conto che il problema riguardava il processo di registrazione, in particolare quei punti. Qualsiasi movimento accidentale dei punti durante la scansione o l'intervento chirurgico annulla l'allineamento del modello 3D, dice Hendrick, ed è stato sorprendentemente facile che quel movimento avvenga perché la pelle umana è flessibile e flessibile e il cranio è liscio e difficile da afferrare. Persino una cuffia da nuoto attillata, ha scoperto la squadra di Hendrick, era suscettibile a piccole oscillazioni, sia dal movimento involontario di un paziente che dai cavi che le impigliavano, e una calibrazione errata di persino millimetri poteva essere sufficiente a portare a un brutto taglio.
"La testa è più o meno come un uovo", afferma Hendrick. "Non c'è molta geometria su cui possiamo afferrare bene."
Per risolvere questo problema, il team di Hendrick si è ispirato a un dispositivo innovativo creato dagli ingegneri della Cornell University nel 2010. Questa "pinza robotica universale" utilizza un palloncino pieno di fondi di caffè collegati al vuoto per creare una "mano" in grado di afferrare qualsiasi cosa. Il palloncino e il terreno sono allentati fino all'attivazione del vuoto, che tira le particelle di caffè l'una contro l'altra, formando un solido ad hoc. Se il palloncino viene premuto contro un oggetto quando è allentato, l'attivazione del vuoto provoca una presa salda attorno a quell'oggetto.
La squadra di Hendrick ha creato un cappello pieno di fondi di caffè per fare la stessa cosa con la testa. Quando l'aria viene aspirata dal tappo, forma una tenuta rigida sulla testa, impedendo ai punti attaccati al tappo di muoversi.
"È davvero, davvero formata in modo rigido all'anatomia", dice Hendrick, che ha provato diverse volte sul cappuccio, descrivendolo come se avesse qualcosa di "duro" attaccato alla testa, ma senza alcun dolore. "È diventato qualcosa che ha davvero migliorato la precisione di queste registrazioni di un bel po '."
Il team di Hendrick ha richiesto un brevetto per il suo dispositivo e ora è alla ricerca di un partner del settore per ottenere l'approvazione normativa e portarlo nelle sale operatorie nei prossimi anni. Presto, il caffè potrebbe svolgere un ruolo negli interventi chirurgici oltre a tenere svegli i medici.
