Grupo de Tecnología de Inspiración Biológica de MORDEDURA

Desarrollado en 2016-2017, diámetro Ø5 mm

Durante procedimientos quirúrgicos complejos, como la cirugía de la base del cráneo, es necesario llegar a lugares de difícil acceso a través de corredores anatómicos estrechos. Para realizar una cirugía a lo largo de vías 3D complejas, se requiere un instrumento similar a una serpiente que memorice la forma 3D del camino seguido y cambie la forma hacia atrás a medida que el instrumento avanza. Este método de locomoción similar a una serpiente se llama “locomoción de seguimiento del líder”, en el que la cabeza es el “líder” y el cuerpo sigue el camino de la cabeza, consulte las siguientes animaciones:

La locomoción de seguimiento del líder requiere un instrumento segmentado multi-direccional, así como una memoria en la que los ángulos de los segmentos se pueden almacenar y desplazar. En los enfoques robóticos, la actuación generalmente ocurre por una gama de motores eléctricos controlados por una computadora. Aunque es factible, esto resultará en un sistema muy complejo que requerirá medidas de seguridad adicionales para garantizar la confiabilidad durante la cirugía.

En un deseo de crear un sistema más simple, exploramos un enfoque alternativo de seguimiento del líder mediante el uso de una memoria mecánica. Siguiendo el enfoque de diseño de nuestro MultiFlex, el MemoFlex 1 contiene una punta multidireccional de Ø5 mm de 12 cm de largo con 14 segmentos que se pueden controlar individualmente en 28 Grados de Libertad. Mediante 56 cables de dirección, la punta se conecta a un mango flexible. Cuando el mango está doblado en una forma determinada, la forma se refleja y se replica en la punta.

La memoria de forma es una varilla de acero inoxidable doblada previamente que se desliza a través del mango flexible, accionada por una manivela. A medida que la varilla se desliza a través del mango, su forma se detecta mediante un inserto helicoidal compatible impreso en 3D que hace que el mango siga la forma de la varilla con precisión. El mecanismo replica la forma del mango a la punta, que luego maniobrará a lo largo de un camino curvo equivalente a la forma de la varilla doblada previamente. La forma de la varilla doblada puede derivarse de imágenes de TC o RMN.

Nuestro novedoso mecanismo de copia y replicación muestra resultados prometedores. Sin embargo, el prototipo tiene una alta complejidad mecánica. Por lo tanto, continuamos esta investigación con un prototipo mejorado, el MemoFlex 2, que contiene un mecanismo de memoria de formas mejorado aan y una punta impresa en 3D que cumple con los requisitos muy simplificada.

Publicaciones

• Henselmans P. W. J. (2020). Instrumentos Mecánicos de Seguimiento de Caminos de Serpientes para Cirugía Mínimamente Invasiva. Tesis doctoral, TU Delft, ISBN 978-94-6402-213-1, 177 p.
• Henselmans P., Smit G., Breedveld P. (2019). Movimiento mecánico de seguimiento del líder de un instrumento quirúrgico hiper-redundante: prototipo de prueba de concepto y primeras pruebas. Proc. Inst. Mech. Ing. Parte H: Revista de Ingeniería en Medicina, 10 págs.