Strona
główna

Prace studenckie

Śląska Akademia Medyczna w Katowicach
Koło Studentów przy Katedrze Mechanicznego Wspomagania Krążenia w Zabrzu
Kierownik Katedry: prof. dr hab. Zbigniew Religa
Opiekun Koła: dr Zbigniew Nawrat

Model robota kardiochirurgicznego - studium konstrukcji.

Od 2000 roku Fundacja Rozwoju Kardiochirurgii prowadzi projekt dotyczący wykonania oryginalnego robota kardiochirurgicznego. W pracach uczestniczy multidyscyplinarny zespół naukowców i studentów kilku uczelni w kraju. Kierujący programem specjalne znaczenie przypisują aktywnej współpracy z grupą studentów i absolwentów SAM zgromadzonych w kole przy KMWK. Prezentowana praca jest właśnie wynikiem dwuletniej pracy tej grupy, która podjęła się próby skonstruowania własnego modelu robota chirurgicznego zbudowanego z szeregu tanich, ogólnodostępnych elementów. Budowa modelu pozwala na sprawdzenie słuszności założeń teoretycznych oraz badanie różnych rozwiązań konstrukcyjnych. W kolejnych etapach pracy dokonano przeglądu obecnie stosowanych robotów (włącznie z analizą filmów), wykonano badania podstawowe dotyczące zakresu sił potrzebnych do cięcia i szycia tkanek serca. Następnie dokonano klasyfikacji czynności operacyjnych i analizy zakresu ruchu niezbędnego do wykonania różnych elementów operacji, określono założenia dla modelu, wykonano projekt oraz działający model fizyczny, który poddano badaniom. W zeszłorocznej pracy pt. "Analiza dynamometryczna czynności charakterystycznych dla operacji kardiochirurgicznych." podjęliśmy próbę określenia warunków działania końcówki roboczej podczas typowych czynności chirurgicznych. Tym razem interesowaliśmy się funkcją poszczególnych części ramienia robota i ich wpływem na wykonanie określonego zadania. Cel pracy: Celem naszej pracy było określenie założeń konstrukcyjnych ramienia robota kardiochirurgicznego oraz przetestowanie ich na modelu rzeczywistym. Metoda: Pierwszy etap pracy polegał na analizie ruchów ramienia ludzkiego w czasie wykonywania typowych czynności chirurgicznych (cięcie skalpelem, szycie). Określaliśmy ilość niezbędnych stopni swobody ramienia, oraz wpływ ograniczenia ruchomości niektórych stawów kończyny górnej chirurga na wykonywaną pracę. Badania zostały udokumentowane na kasecie VHS. Drugi etap opierał się na podobnych obserwacjach prowadzonych na modelu laparoskopowym. W etapie I i II wykorzystaliśmy świeże serca cielęce lub wieprzowe, skalpel [Swann-Morton, 21, Ref.0207 lub Swigeon BB-510, no 10], igłę chirurgiczną [Prolene, Dexon 2/0, 4/0], oraz zestaw narzędzi laparoskopowych (np. Endo Clinch, Ultra Shears Auto Sonix) z komorą symulacyjną. Trzecia faza projektu polegała na konstrukcji modelu ramienia robota kardiochirurgicznego oraz testów nim przeprowadzonych. Wyniki / Analiza: Wykonanie założonych zadań wymaga, aby konstrukcja końcówki roboczej posiadała co najmniej 5 (lub 4 stopnie +1 - łapanie/puszczanie) stopni swobody. Zadaniem trójczłonowego ramienia jest lokalizacja i stabilizacja części roboczej w obszarze operacji. Takie warunki spełnia robot o konstrukcji poziomej, którego model zbudowaliśmy. Być może zastosowanie innych końcówek roboczych (automatycznie realizujących zadania; tnących, zespalających) pozwoliłoby na uproszczenie konstrukcji, a tym samym szybsze, bardziej precyzyjne, mniej pracochłonne uzyskanie pożądanego efektu. Zastosowanie tanich i łatwo dostępnych elementów pozwala na testowanie wielu różnych rozwiązań technicznych nie zwiększając kosztów całego przedsięwzięcia ale niestety, wpływa na ograniczone własności eksploatacyjne urządzenia. Model zostanie zaprezentowany w czasie sympozjum.