BITE-Bio-Inspired Technology Group

utvecklad 2016-2017, diameter Millimeter5 mm

under komplexa kirurgiska ingrepp såsom i skalle-bas kirurgi, det finns ett behov av att nå svåråtkomliga platser via smala anatomiska korridorer. Att utföra kirurgi längs komplexa 3D-vägar kräver ett ormliknande instrument som memorerar 3D-formen på den efterföljande vägen och förskjuter formen bakåt när instrumentet rör sig framåt. Denna ormliknande metod för rörelse kallas “follow-the-leader locomotion”, där huvudet är” ledaren ” och kroppen följer huvudets väg, se följande animationer:

Follow-the-leader locomotion kräver ett segmenterat multistyrbart instrument samt ett minne där segmentens vinklar kan lagras och flyttas. I robotmetoder sker aktiveringen vanligtvis av en rad elmotorer som styrs av en dator. Även om det är möjligt kommer detta att resultera i ett mycket komplext system som kräver ytterligare säkerhetsåtgärder för att säkerställa tillförlitlighet under operationen.

i en önskan att skapa ett enklare system utforskade vi ett alternativt follow-the-leader-tillvägagångssätt genom att använda ett mekaniskt minne. Efter designmetoden för vår MultiFlex innehåller MemoFlex 1 en 12 cm lång, 5 mm Multistyrbar spets med 14 segment som kan styras individuellt i 28 frihetsgrader. Med 56 styrkablar är spetsen ansluten till ett böjbart handtag. När handtaget är böjt i en viss form speglas formen och replikeras av spetsen.

formminnet är en förböjd rostfri stång som glider genom det böjbara handtaget, drivet av en vev. När stången glider genom handtaget detekteras dess form av en 3D-tryckt kompatibel helikoidinsats som gör att handtaget följer stångens form exakt. Mekanismen replikerar handtagsformen till spetsen som sedan manövrerar längs en krökt väg som motsvarar formen på den förböjda stången. Formen på den förböjda stången kan härledas från CT-eller MR-bilder.

vår nya kopierings – och replikationsmekanism visar lovande resultat. Ändå har prototypen en hög mekanisk komplexitet. Vi fortsatte därför denna forskning med en förbättrad prototyp, MemoFlex 2, som innehåller aan förbättrad formminnesmekanism och en starkt förenklad kompatibel 3D-tryckt spets.

Publikationer

• Henselmans P. W. J. (2020). Mekaniska ormar-väg efter instrument för minimalt invasiv kirurgi. Doktorsavhandling, TU Delft, ISBN 978-94-6402-213-1, 177 s.
• Henselmans P., Smit G., Breedveld P. (2019). Mekanisk follow-the-leader-rörelse av ett hyper-redundant kirurgiskt instrument: proof-of-concept prototyp och första tester. Proc. Inst. Mech. Eng. Del H: Journal of Engineering in Medicine, 10 s.