Precieze, spelingvrije glij- en lineaire lagers voor assistent-robots in de chirurgie

Profiel

• Wat was nodig: drylin N geleiderail en loopwagens, iglidur kunststof lagers
• Eisen: zeer nauwkeurige, absoluut spelingvrije lagers, die gemakkelijk te reinigen moeten zijn onder de hoge klinische specificaties. Bovendien mochten er geen smeermiddelen in de lagers worden gebruikt.
• Branche: medische technologie
• Succes voor de klant: dankzij de gebruikte kunststoflagers werd voor het eerst een botverankerde chirurgische instrumentgeleiding ontwikkeld, gebouwd en geëvalueerd die universeel toepasbaar, herbruikbaar en aanpasbaar is aan de specifieke patiënt.

Minimaal invasieve chirurgie met cochleaire implantaten is een nieuwe, zachte chirurgische techniek voor de behandeling van perceptieve doofheid en ernstig gehoorverlies. Deze techniek vereist het creëren van een toegang tot het binnenoor vanaf het oppervlak van de schedel tot de basale draai van het slakkenhuis, dat zich tot 35 mm onder de schedel kan bevinden. Aangezien de afwijkingen van het doelpunt op een diepte van 35 mm niet groter mogen zijn dan 0,5 mm, is er een hulpsysteem nodig dat zeer nauwkeurige, intraoperatieve instrumentgeleiding mogelijk maakt. Daarom werd een geminiaturiseerde, passieve parallelle kinematische robot ontwikkeld die met drie basisgewrichten direct aan de schedel van de patiënt kan worden bevestigd. In deze functie biedt de parallelle robot een lineaire geleiding voor het creëren van de minimaal invasieve toegang, die kan worden uitgerust met chirurgische instrumenten en op maat gemaakt voor elke patiënt met behulp van zes in lengte verstelbare stuwkrachtactuatoren.
Naast de technische vereisten moet er bij de implementatie van de lineaire geleider ook rekening worden gehouden met de randvoorwaarden voor klinisch gebruik. Vanwege de hoge precisievereisten van chirurgie moeten alle lagers en gewrichten van de robot zo stijf mogelijk zijn en absoluut spelingvrij. Hetzelfde geldt voor de lineaire geleider die een chirurgisch boorgereedschap vasthoudt. De klinische toepassing omvat ook reiniging, desinfectie en stoomsterilisatie (134°C, 3 bar, 5 minuten.) van alle onderdelen.
Bovendien is conventionele smering van de geleider niet mogelijk. Vergelijkbare eisen gelden ook voor de roterende koppelingen, die worden gebruikt om twee in lengte verstelbare stuwdrukactuators met elkaar te verbinden: zowel de axiale als de radiale speling moet volledig worden geëlimineerd en er mogen geen lagers met rolelementen worden gebruikt.

Er zijn verschillende kunststof lagers gebruikt om de botbevestigde parallelle robot te realiseren vanwege de beschreven vereisten. De chirurgische instrumentgeleiding bestaat bijvoorbeeld uit een drylin N-glijbalk met twee loopwagens. Deze laatste zijn star met elkaar verbonden door middel van een roestvrijstalen component (interlocking) om speling te minimaliseren, wat niet volledig kan worden vermeden bij geleidingssystemen vanwege hun ontwerpprincipe. Deze gereedschapsgeleiding voldoet volledig aan de gestelde eisen (in het bijzonder: geen wentellichamen, geen smeermiddelen nodig) en kan eenvoudig gedemonteerd, gereinigd en weer gemonteerd worden dankzij het open ontwerp van de rail. Bovendien biedt de uitwisselbaarheid van de sleden een breed scala aan opties voor het uitvoeren van intraoperatieve gereedschapswissels. Twee duwactuators van de parallelle robot werden verbonden door middel van een roterend gewricht. De as van dit roterende scharnier wordt gevormd door een adapterschroef, waarbij de radiale speling wordt opgevangen door twee stoomsteriliseerbare iglidur X glijlagers. Gebruikers kunnen het gewricht ook axiaal voorbelasten door de adapterschroef aan te draaien. Dankzij de gebruikte kunststof lagers kon voor het eerst een botverankerde chirurgische instrumentengeleider worden ontwikkeld, geconstrueerd en geëvalueerd, die universeel toepasbaar, herbruikbaar en aanpasbaar is aan de specifieke patiënt. Experimenteel is met succes aangetoond dat aan de nauwkeurigheidseisen wordt voldaan.