Advanced materials for neurosurgery

The project 'Advanced Materials for neurosurgery' (MACH), in which the present work has its roots, intends to exploit the capacity of optical fibers (to measure physico - chemical parameters of the environment) in order to develop a class of evolved surgical instruments (retractors sensorized), capable of providing in real-time some fundamental information to the surgeon for the success of the intervention. The thesis work has taken its moves from the conceptual design of a new type of retractor in which optical fibers sensors are embedded. These sensors are able to detect variations in wavelength due to the change of parameters such as pressure and temperature, then move on to the design and production of the first prototypes. A decisive step was the study and design of a suitable measuring system that would allow the calibration of the prototype. The final step was then in vivo testing, which has allowed to collect the first data, in terms of pressure and temperature, relative to what really happens during neurosurgery.

Il progetto ‘Materiali Avanzati per la neuroCHirurgia’ (MACH), in cui il presente lavoro di tesi affonda le sue radici, intende sfruttare la capacità delle fibre ottiche (quella di misurare parametri chimico–fisici dell’ambiente circostante), al fine di sviluppare una classe di strumenti chirurgici evoluti (retrattori sensorizzati), in grado di fornire in tempo reale al chirurgo alcune informazioni fondamentali per la buona riuscita dell’intervento. Il lavoro di tesi ha preso le sue mosse a partire dal disegno concettuale di un nuovo tipo di retrattore al cui interno fossero inglobate delle fibre ottiche, in grado di rilevare variazioni di lunghezza d’onda a seguito della variazione di parametri come pressione e temperatura, per passare poi alla progettazione e produzione dei primi prototipi. Un passo decisivo è stato lo studio e la progettazione di un opportuno sistema di misura che permettesse la calibrazione del prototipo. Il passo finale è stata poi la sperimentazione in vivo, che ha permesso di collezionare i primi dati, in termini di pressione e temperatura, relativi a quanto realmente accade durante un intervento di neurochirurgia.