BITE-Bio-Inspired Technology Group

opracowany w latach 2016-2017, średnica Ø5 mm

podczas skomplikowanych zabiegów chirurgicznych, takich jak chirurgia podstawy czaszki, istnieje potrzeba dotarcia do Trudno Dostępnych miejsc przez wąskie korytarze anatomiczne. Wykonywanie operacji wzdłuż złożonych ścieżek 3D wymaga instrumentu podobnego do węża, który zapamiętuje kształt 3D następującej ścieżki i przesuwa kształt do tyłu, gdy instrument porusza się do przodu. Ta wężopodobna metoda poruszania się nazywa się “poruszaniem się za przywódcą”, w którym głowa jest “liderem”, a ciało podąża ścieżką głowy, zobacz następujące animacje:

poruszanie się za liderem wymaga podzielonego instrumentu wielokierunkowego, a także pamięci, w której kąty segmentów mogą być przechowywane i przesuwane. W podejściach zrobotyzowanych uruchamianie odbywa się zwykle za pomocą szeregu silników elektrycznych sterowanych przez komputer. Chociaż jest to wykonalne, spowoduje to bardzo złożony system wymagający dodatkowych środków bezpieczeństwa w celu zapewnienia niezawodności podczas zabiegu.

chcąc stworzyć prostszy system, zbadaliśmy alternatywne podejście do podążania za liderem za pomocą pamięci mechanicznej. Zgodnie z podejściem projektowym naszego MultiFlex MemoFlex 1 zawiera wielokierunkową końcówkę o długości 12 cm Ø5 mm z 14 segmentami, które można regulować indywidualnie w 28 stopniach swobody. Za pomocą 56 kabli kierowniczych końcówka jest połączona z giętkim uchwytem. Gdy uchwyt jest wygięty w określonym kształcie, Kształt jest lustrzany i powielany przez końcówkę.

pamięć kształtu to wstępnie wygięty pręt ze stali nierdzewnej, który przesuwa się przez giętki uchwyt, napędzany korbą. Gdy wędka przesuwa się przez uchwyt, jego kształt jest wykrywany przez zgodną z drukiem 3D wkładkę helikoidalną, która sprawia, że uchwyt dokładnie podąża za kształtem pręta. Mechanizm replikuje kształt uchwytu do końcówki, która następnie manewruje po zakrzywionej ścieżce odpowiadającej kształtowi wstępnie wygiętego pręta. Kształt wstępnie wygiętego pręta można uzyskać z obrazów CT lub MRI.

nasz nowatorski mechanizm kopiowania i replikacji pokazuje obiecujące wyniki. Prototyp ma jednak wysoką złożoność mechaniczną. Dlatego kontynuowaliśmy badania nad ulepszonym prototypem MemoFlex 2, który zawiera ulepszony mechanizm pamięci kształtu aan i mocno uproszczoną, zgodną z przepisami końcówkę drukowaną 3D.

Publikacje

• Henselmans P. W. J. (2020). Węże mechaniczne – instrumenty stosowane w Chirurgii Małoinwazyjnej. PhD-thesis, TU Delft, ISBN 978-94-6402-213-1, 177 s.
• Henselmans P., Smit G., Breedveld P. (2019). Mechaniczny ruch za liderem nadmiarowego narzędzia chirurgicznego: prototyp proof-of-concept I pierwsze testy. Proc. Inst. Mech. Inż. Część H: Journal of Engineering in Medicine, 10 str.