Exakta, glappfria glid- och linjärlager för assisterande robotar inom kirurgi

Profilen

• Vad behövdes : drylin N styrskena och vagn, iglidur plastglidlager
• Krav som ställdes: Det krävdes absolut glappfria lager med hög precision, som måste vara lätta att rengöra enligt de höga kliniska specifikationerna. Dessutom fick inga smörjmedel användas i lagren.
• Bransch: Medicinsk teknik
• Framgång för kunden: Tack vare de plastglidlager som användes kunde man för första gången utveckla, konstruera och utvärdera en benförankrad kirurgisk instrumentstyrning som kännetecknas av universell tillämpbarhet och återanvändbarhet samt patientspecifik anpassningsbarhet.

Minimalt invasiv cochleaimplantatkirurgi är en ny, skonsam kirurgisk teknik för behandling av sensorineural dövhet och grav hörselnedsättning. Denna teknik kräver att man skapar en ingång till innerörat från skallens yta till cochleas basala vridning, som kan ligga upp till 35 mm under skallen. Eftersom avvikelserna från målpunkten på ett djup av 35 mm inte får vara större än 0,5 mm krävs ett assistanssystem som möjliggör mycket exakt, translationell instrumentstyrning intraoperativt. Av denna anledning utvecklades en miniatyriserad, passiv parallellkinematisk robot som kan förankras direkt i patientens skalle med tre basleder. I denna funktion ger parallellroboten en linjär guide för den minimalt invasiva metoden, som kan utrustas med kirurgiska instrument och justeras för att passa den enskilda patienten med hjälp av sex längdjusterbara tryckaktuatorer.
Förutom de tekniska kraven måste man vid realiseringen av linjärstyrningen även ta hänsyn till gränsvillkoren för den kliniska användningen. På grund av de höga precisionskraven inom kirurgin måste robotens alla lager och leder vara så styva som möjligt och absolut fria från glapp. Detsamma gäller för linjärstyrningen för att hålla ett kirurgiskt borrverktyg. Den kliniska tillämpningen kräver också rengöring, desinfektion och ångsterilisering (134°C, 3 bar, 5 minuter) av alla komponenter.
Dessutom är konventionell smörjning av styrningen inte möjlig. Motsvarande krav gäller också för vridlederna, med vilka två längdjusterbara tryckställdon är anslutna till varandra: Både axiellt och radiellt spel måste elimineras helt och hållet, och lager med rullande element får inte användas.

På grund av de beskrivna kraven användes olika plastlager för att förverkliga den benfixerade parallellroboten. Exempelvis består den kirurgiska instrumentstyrningen av en drylin N-glidskena med två vagnar. De senare är styvt förbundna med varandra med hjälp av en komponent i rostfritt stål (interlocking) för att minimera spel, vilket inte helt kan undvikas med glidstyrningar på grund av deras konstruktionsprincip. Denna verktygsstyrning uppfyller till fullo de angivna kraven (i synnerhet: inga rullande element, inget behov av smörjmedel) och kan enkelt demonteras, rengöras och återmonteras tack vare skenans öppna design. Slidarnas utbytbarhet ger dessutom ett brett utbud av alternativ för att utföra intraoperativa verktygsbyten. Parallellrobotens två tryckställdon kopplades samman med hjälp av en rotationsled. Axeln på denna roterande fog bildar en passande skruv, varigenom det radiella spelet absorberas av två ångsteriliserbara iglidur X-glidbussningar. Leden kan också förspännas axiellt genom att dra åt passskruven. Tack vare de använda plastlagren kunde man för första gången utveckla, konstruera och utvärdera en benförankrad guide för kirurgiska instrument som kännetecknas av universell tillämpbarhet och återanvändbarhet samt patientspecifik anpassningsbarhet. Uppfyllandet av noggrannhetskraven har framgångsrikt demonstrerats i experiment.