BITE-Bio-Inspired Technology Group

vyvinutá v letech 2016-2017, průměr Ø5 mm

během složitých chirurgických zákroků, jako je operace lebky a báze, je třeba dosáhnout obtížně přístupných míst úzkými anatomickými chodbami. Provádění operace podél složitých 3D drah vyžaduje hadovitý nástroj, který si zapamatuje 3D tvar sledované dráhy a posune tvar dozadu, jak se nástroj pohybuje vpřed. Tato hadí metoda lokomoce se nazývá “follow-the-leader locomotion”, ve které je hlava “vůdcem” a tělo sleduje cestu hlavy, viz následující animace:

Follow-the-leader locomotion vyžaduje segmentovaný multi-řiditelný nástroj, stejně jako paměť, ve které mohou být úhly segmentů uloženy a posunuty. V robotických přístupech se ovládání obvykle provádí řadou elektromotorů řízených počítačem. I když je to proveditelné, bude to mít za následek velmi složitý systém vyžadující další bezpečnostní opatření k zajištění spolehlivosti během operace.

ve snaze vytvořit jednodušší systém jsme prozkoumali alternativní přístup následného vůdce pomocí mechanické paměti. V návaznosti na konstrukční přístup našeho Multiflexu obsahuje MemoFlex 1 12 cm dlouhý, Ø5 mm vícestupňový hrot se 14 segmenty, které lze individuálně ovládat ve 28 stupních volnosti. Pomocí 56 kabelů řízení je špička připojena k ohýbatelné rukojeti. Když je rukojeť ohnutá v určitém tvaru, tvar se zrcadlí a replikuje špičkou.

tvarová paměť je předem ohnutá tyč z nerezové oceli, která klouže ohýbatelnou rukojetí, poháněnou klikou. Jak tyč klouže přes rukojeť, jeho tvar je detekován 3D-tištěný kompatibilní helicoid vložkou, která dělá rukojeť sledovat tvar tyče přesně. Mechanismus replikuje tvar rukojeti na špičku, která pak bude manévrovat podél zakřivené dráhy ekvivalentní tvaru předem ohnuté tyče. Tvar předem ohnuté tyče může být odvozen z CT nebo MRI obrazů.

náš nový mechanismus kopírování a replikace vykazuje slibné výsledky. Přesto má prototyp vysokou mechanickou složitost. Proto jsme pokračovali v tomto výzkumu s vylepšeným prototypem, MemoFlex 2, který obsahuje vylepšený mechanismus tvarové paměti a silně zjednodušený kompatibilní 3D tištěný hrot.

Publikace

• Henselmans P. W. J. (2020). Mechanické Hadi-cesta následující nástroje pro minimálně invazivní chirurgie. Dizertační práce, TU Delft, ISBN 978-94-6402-213-1, 177 s.
• Henselmans P., Smit G., Breedveld P. (2019). Mechanický následný pohyb hyper-redundantního chirurgického nástroje: prototyp proof-of-concept a první testy. Proc. Inst. Mech. Inženýrství. Část H: Journal of Engineering in Medicine, 10 s.