BITE – Bio-Inspired Technology Group

dezvoltat în 2016-2017, cu diametrul de 5 mm

în timpul procedurilor chirurgicale complexe, cum ar fi în chirurgia craniului, este necesar să se ajungă la locații greu accesibile prin coridoare anatomice înguste. Efectuarea unei intervenții chirurgicale de-a lungul căilor 3D complexe necesită un instrument asemănător unui șarpe care memorează forma 3D a căii urmate și schimbă forma înapoi pe măsură ce instrumentul avansează. Această metodă de locomoție asemănătoare șarpelui se numește “locomoție follow-the-leader”, în care capul este “liderul” și corpul urmează calea capului, vezi următoarele animații:

locomoția Follow-the-leader necesită un instrument multi-direcționabil segmentat, precum și o memorie în care unghiurile segmentelor pot fi stocate și deplasate. În abordările robotice, acționarea are loc de obicei de o serie de motoare electrice controlate de un computer. Deși este fezabil, acest lucru va duce la un sistem foarte complex care necesită măsuri suplimentare de siguranță pentru a asigura fiabilitatea în timpul intervenției chirurgicale.

în dorința de a crea un sistem mai simplu, am explorat o abordare alternativă follow-the-leader folosind o memorie mecanică. Urmând abordarea de proiectare a MultiFlex-ului nostru, MemoFlex 1 conține un vârf multi-direcțional de 12 cm lungime, de 5 mm, cu 14 segmente care pot fi controlate individual în 28 de grade de libertate. Folosind 56 de cabluri de direcție, vârful este conectat la un mâner flexibil. Când mânerul este îndoit într-o anumită formă, forma este oglindită și reprodusă de vârf.

memoria formei este o tijă din oțel inoxidabil pre-îndoită care alunecă prin mânerul flexibil, acționat de o manivelă. Pe măsură ce tija alunecă prin mâner, forma sa este detectată de o inserție helicoidă compatibilă imprimată 3D, care face ca mânerul să urmeze exact forma tijei. Mecanismul reproduce forma mânerului la vârf, care va manevra apoi de-a lungul unei căi curbate echivalente cu forma tijei pre-îndoite. Forma tijei pre-îndoite poate fi derivată din imagini CT sau RMN.

noul nostru mecanism de copiere și replicare arată rezultate promițătoare. Cu toate acestea, prototipul are o complexitate mecanică ridicată. Prin urmare, am continuat această cercetare cu un prototip îmbunătățit, MemoFlex 2, care conține un mecanism îmbunătățit de memorie a formei și un vârf imprimat 3D foarte simplificat.

Publicații

• Henselmans P. W. J. (2020). Șerpi mecanice-cale următoarele instrumente pentru chirurgie minim invaziva. Teză de doctorat, TU Delft, ISBN 978-94-6402-213-1, 177 p.
• Henselmans P., Smit G., Breedveld P. (2019). Mișcarea mecanică de urmărire a liderului unui instrument chirurgical hiper-redundant: prototip de dovadă a conceptului și primele teste. Proc. Inst. Mech. Ing. Partea H: Jurnalul de inginerie în medicină, 10 p.