Præcise glidelejer og lineære lejer uden spillerum til assisterende robotter inden for kirurgi

Profil

• Hvad der var brug for: drylin N styreskinne og vogne, iglidur plastlejer
• Krav: højpræcisionslejer med absolut frit spillerum, som skal være lette at rengøre i henhold til de høje kliniske specifikationer. Desuden måtte der ikke anvendes smøremidler i lejerne.
• Branche: medicinsk teknologi
• Succes for kunden: Takket være de anvendte plastlejer blev der for første gang udviklet, konstrueret og evalueret en knogleforankret kirurgisk instrumentstyring, som er universelt anvendelig, genanvendelig og kan tilpasses den specifikke patient.

Minimalt invasiv cochleaimplantatkirurgi er en ny, skånsom kirurgisk teknik til behandling af sensorineural døvhed og dybtgående høretab. Denne teknik kræver, at der skabes adgang til det indre øre fra kraniets overflade til cochleas basale drejning, som kan ligge op til 35 mm under kraniet. Da afvigelserne fra målpunktet i en dybde på 35 mm ikke må være større end 0,5 mm, er der brug for et hjælpesystem, der giver mulighed for meget nøjagtig, intraoperativ translationel instrumentstyring. Der blev derfor udviklet en miniaturiseret, passiv parallelkinematisk robot, som kan forankres stift direkte til patientens kranium med tre grundled. I denne funktion giver den parallelle robot en lineær guide til at skabe den minimalt invasive adgang, som kan udstyres med kirurgiske instrumenter og tilpasses til hver enkelt patient ved hjælp af seks længdejusterbare thrust-aktuatorer.
Ud over de tekniske krav skal der også tages højde for grænsebetingelserne i forbindelse med den kliniske brug, når den lineære guide implementeres. På grund af de høje præcisionskrav i forbindelse med kirurgi skal alle robottens lejer og led være så stive som muligt og helt uden spillerum. Det samme gælder for den lineære føring til fastholdelse af et kirurgisk boreværktøj. Den kliniske anvendelse omfatter også rengøring, desinfektion og dampsterilisering (134 °C, 3 bar, 5 minutter) af alle komponenter.
Desuden er konventionel smøring af føringen ikke mulig. Tilsvarende krav gælder også for drejeleddene, som bruges til at forbinde to længdejusterbare trykaktuatorer med hinanden: Både aksialt og radialt spillerum skal elimineres fuldstændigt, og der må ikke bruges lejer med rullende elementer.

Der blev brugt forskellige plastlejer til at realisere den knoglefikserede parallelrobot på grund af de beskrevne krav. Føringen af de kirurgiske instrumenter består f.eks. af en drylin N-glidestang med to slæder. Sidstnævnte er stift forbundet med hinanden ved hjælp af en rustfri stålkomponent (interlocking) for at minimere spillerum, hvilket ikke helt kan undgås for guidesystemer på grund af deres designprincip. Denne værktøjsføring opfylder fuldt ud de angivne krav (især: ingen rullende elementer, intet behov for smøremidler) og kan let afmonteres, rengøres og samles igen på grund af skinnens åbne design. Desuden giver vognenes udskiftelighed en bred vifte af muligheder for at udføre intraoperative værktøjsskift. To skubbeaktuatorer i den parallelle robot blev forbundet ved hjælp af et drejeled. Aksen på dette drejeled er dannet af en adapterskrue, hvorved det radiale spillerum absorberes af to dampsteriliserbare iglidur X-glidelejer. Brugerne kan også forspænde leddet aksialt ved at stramme adapterskruen. Takket være de anvendte plastlejer kunne der for første gang udvikles, konstrueres og evalueres en knogleforankret kirurgisk instrumentguide, som er universelt anvendelig, genanvendelig og kan tilpasses til den specifikke patient. Opfyldelsen af nøjagtighedskravene er blevet dokumenteret eksperimentelt.