Precyzyjne, bezluzowe łożyska ślizgowe i liniowe dla robotów asystujących w chirurgii

Profil

• Co było potrzebne: prowadnica i wózki drylin N, łożyska z tworzywa sztucznego iglidur
• Wymagania: wysoce precyzyjne, absolutnie bezluzowe łożyska, które muszą być łatwe do czyszczenia zgodnie z wysokimi specyfikacjami klinicznymi. Ponadto w łożyskach nie można było stosować żadnych smarów.
• Branża: technologia medyczna
• Sukces klienta: dzięki zastosowanym łożyskom z tworzywa sztucznego po raz pierwszy opracowano, skonstruowano i oceniono prowadnicę instrumentu chirurgicznego zakotwiczoną w kości, która ma uniwersalne zastosowanie, nadaje się do wielokrotnego użytku i może być dostosowana do konkretnego pacjenta.

Minimalnie inwazyjna operacja wszczepienia implantu ślimakowego to nowa, delikatna technika chirurgiczna w leczeniu głuchoty odbiorczej i głębokiego ubytku słuchu. Technika ta wymaga stworzenia dostępu do ucha wewnętrznego od powierzchni czaszki do zakrętu podstawnego ślimaka, który może znajdować się do 35 mm poniżej czaszki. Ponieważ odchylenia od punktu docelowego na głębokości 35 mm nie mogą być większe niż 0,5 mm, wymagany jest system wspomagający, który umożliwia bardzo dokładne, śródoperacyjne prowadzenie instrumentu translacyjnego. W związku z tym opracowano zminiaturyzowanego, pasywnego równoległego robota kinematycznego, który może być sztywno zakotwiczony bezpośrednio do czaszki pacjenta za pomocą trzech podstawowych stawów. W tej funkcji robot równoległy zapewnia liniową prowadnicę do tworzenia minimalnie inwazyjnego dostępu, który może być wyposażony w narzędzia chirurgiczne i dostosowany do każdego pacjenta za pomocą sześciu siłowników o regulowanej długości.
Oprócz wymagań technicznych, podczas wdrażania prowadnicy liniowej należy również wziąć pod uwagę warunki brzegowe dotyczące zastosowania klinicznego. Ze względu na wysokie wymagania dotyczące precyzji operacji, wszystkie łożyska i przeguby robota muszą być tak sztywne, jak to tylko możliwe i absolutnie bezluzowe. To samo dotyczy prowadnicy liniowej do mocowania chirurgicznego narzędzia wiertniczego. Zastosowanie kliniczne obejmuje również czyszczenie, dezynfekcję i sterylizację parową (134°C, 3 bary, 5 minut) wszystkich komponentów.
Co więcej, konwencjonalne smarowanie prowadnicy nie jest możliwe. Porównywalne wymagania dotyczą również przegubów obrotowych, które są używane do łączenia ze sobą dwóch siłowników wzdłużnych o regulowanej długości: zarówno luz osiowy, jak i promieniowy muszą być całkowicie wyeliminowane, a łożyska z elementami tocznymi nie mogą być używane.

Ze względu na opisane wymagania do realizacji robota równoległego mocowanego do kości wykorzystano różne łożyska z tworzywa sztucznego. Prowadzenie narzędzi chirurgicznych obejmuje na przykład prowadnicę drylin N z dwoma wózkami. Te ostatnie są sztywno połączone ze sobą za pomocą elementu ze stali nierdzewnej (blokada) w celu zminimalizowania luzu, którego nie można całkowicie uniknąć w przypadku systemów prowadnic ze względu na ich zasadę konstrukcyjną. Ta prowadnica narzędziowa całkowicie spełnia określone wymagania (w szczególności: brak elementów tocznych, brak potrzeby stosowania smarów) i może być łatwo demontowana, czyszczona i ponownie montowana dzięki otwartej konstrukcji szyny. Ponadto wymienność wózków oferuje szeroki zakres opcji przeprowadzania śródoperacyjnej wymiany narzędzi. Dwa siłowniki pchające robota równoległego zostały połączone za pomocą przegubu obrotowego. Oś tego przegubu obrotowego jest utworzona przez śrubę adaptera, przy czym luz promieniowy jest absorbowany przez dwa sterylizowane parą łożyska ślizgowe iglidur X. Użytkownicy mogą również wstępnie obciążyć przegub osiowo poprzez dokręcenie śruby adaptera. Dzięki zastosowanym łożyskom z tworzywa sztucznego po raz pierwszy udało się opracować, skonstruować i ocenić zakotwiczoną w kości prowadnicę narzędzi chirurgicznych, która ma uniwersalne zastosowanie, nadaje się do wielokrotnego użytku i może być dostosowana do konkretnego pacjenta. Spełnienie wymagań dotyczących dokładności zostało pomyślnie potwierdzone eksperymentalnie.