BITE-Bio-Inspired Technology Group

Sviluppato nel 2016-2017, diametro Ø5 mm

Durante procedure chirurgiche complesse come nella chirurgia della base cranica, è necessario raggiungere posizioni difficili da raggiungere tramite stretti corridoi anatomici. Eseguire un intervento chirurgico lungo percorsi 3D complessi richiede uno strumento simile a un serpente che memorizza la forma 3D del percorso seguito e sposta la forma all’indietro mentre lo strumento si muove in avanti. Questo serpente-come metodo di locomozione si chiama “follow the leader locomozione”, in cui il capo è il “leader” e il corpo segue il percorso di testa, vedere il seguente animazioni:

a Seguire il capo di locomozione richiede un segmentato multi-orientabile dello strumento e una memoria in cui gli angoli dei segmenti possono essere memorizzati e spostato. Negli approcci robotici, l’attuazione avviene solitamente da una gamma di motori elettrici controllati da un computer. Anche se fattibile, questo si tradurrà in un sistema molto complesso che richiede ulteriori misure di sicurezza per garantire l’affidabilità durante l’intervento chirurgico.

Nel desiderio di creare un sistema più semplice, abbiamo esplorato un approccio alternativo di follow-the-leader utilizzando una memoria meccanica. Seguendo l’approccio progettuale del nostro MultiFlex, MemoFlex 1 contiene una punta multi-orientabile di 12 cm di lunghezza, Ø5 mm con 14 segmenti che possono essere controllati individualmente in 28 gradi di libertà. Utilizzando 56 cavi di sterzo, la punta è collegata a una maniglia pieghevole. Quando la maniglia è piegata in una certa forma, la forma viene specchiata e replicata dalla punta.

La memoria di forma è una barra di acciaio inossidabile pre-piegata che scorre attraverso la maniglia pieghevole, azionata da una manovella. Mentre l’asta scorre attraverso l’impugnatura, la sua forma viene rilevata da un inserto elicoidale conforme alla stampa 3D che fa sì che l’impugnatura segua con precisione la forma dell’asta. Il meccanismo replica la maniglia-forma alla punta che poi manovrerà lungo un percorso curvo equivalente alla forma dell’asta pre-piegata. La forma dell’asta pre-piegata può essere derivata da immagini CT o MRI.

Il nostro nuovo meccanismo di copia e replica mostra risultati promettenti. Tuttavia, il prototipo ha un’elevata complessità meccanica. Abbiamo quindi continuato questa ricerca con un prototipo migliorato, il MemoFlex 2, che contiene un meccanismo di memoria di forma migliorato e una punta stampata 3D conforme fortemente semplificata.

Pubblicazioni

• Henselmans P. W. J. (2020). Serpenti Meccanici-Percorso Seguendo strumenti per la chirurgia mini-invasiva. Nel 2019 è stato pubblicato il suo primo album in studio, intitolato “The World”, pubblicato nel 2019. Movimento meccanico di follow-the-leader di uno strumento chirurgico iper-ridondante: prototipo proof-of-concept e primi test. Proc. Inst. Mech. Ing. Parte H: Journal of Engineering in Medicine, 10 p.