Cuscinetti lineari e lisci precisi e senza gioco per robot assistenti in chirurgia

L'intervento chirurgico mininvasivo di impianto cocleare è una nuova tecnica chirurgica delicata per il trattamento della sordità neurosensoriale e della perdita uditiva profonda. Questa tecnica richiede la creazione di un accesso all'orecchio interno dalla superficie del cranio alla curva basale della coclea, che può essere fino a 35 mm sotto il cranio. Poiché le deviazioni dal punto target a una profondità di 35 mm non devono essere maggiori di 0,5 mm, è necessario un sistema di assistenza che consenta una guida intraoperatoria altamente accurata dello strumento traslazionale. È stato quindi sviluppato un robot cinematico parallelo passivo miniaturizzato, che può essere ancorato rigidamente direttamente al cranio del paziente con tre giunti di base. In questa funzione, il robot parallelo fornisce una guida lineare per la creazione dell'accesso mininvasivo, che può essere dotato di strumenti chirurgici e personalizzato per ciascun paziente utilizzando sei attuatori di spinta regolabili in lunghezza.
Oltre ai requisiti tecnici, durante l'implementazione della guida lineare devono essere prese in considerazione anche le condizioni al contorno relative all'uso clinico. A causa degli elevati requisiti di precisione della chirurgia, tutti i cuscinetti e i giunti del robot devono essere il più possibile rigidi e assolutamente privi di gioco. Lo stesso vale per la guida lineare per il supporto di uno strumento di perforazione chirurgica. L'applicazione clinica include anche la pulizia, la disinfezione e la sterilizzazione a vapore (134 °C, 3 bar, 5 minuti) di tutti
i componenti. Inoltre, la lubrificazione convenzionale della guida non è possibile. Requisiti comparabili valgono anche per i giunti rotanti, che vengono utilizzati per collegare tra loro due attuatori di spinta regolabili in lunghezza: sia il gioco assiale che quello radiale devono essere completamente eliminati e non devono essere utilizzati cuscinetti con elementi volventi.

Per realizzare il robot parallelo fissato all'osso, sono stati utilizzati vari cuscinetti in plastica a causa dei requisiti descritti. La guida dello strumento chirurgico comprende, ad esempio, una barra di scorrimento drylin N con due carrelli. Questi ultimi sono collegati rigidamente tra loro tramite un componente in acciaio inossidabile (interbloccaggio) per ridurre al minimo il gioco, che non può essere completamente evitato per i sistemi di guida a causa del loro principio di progettazione. Questa guida per utensili soddisfa completamente i requisiti indicati (in particolare: nessun elemento rotante, nessuna necessità di lubrificanti) e può essere facilmente smontata, pulita e rimontata grazie al design aperto della rotaia. Inoltre, l'intercambiabilità dei carrelli offre un'ampia gamma di opzioni per eseguire cambi di utensili intraoperatori. Due attuatori di spinta del robot parallelo sono stati collegati tramite un giunto rotante. L'asse di questo giunto rotante è formato da una vite adattatrice, per cui il gioco radiale viene assorbito da due cuscinetti a strisciamento iglidur X sterilizzabili a vapore. Gli utenti possono anche precaricare il giunto assialmente serrando la vite adattatrice. Grazie ai cuscinetti in plastica utilizzati, è stato possibile sviluppare, costruire e valutare per la prima volta una guida per strumenti chirurgici ancorata all'osso, che è universalmente applicabile, riutilizzabile e può essere adattata al paziente specifico. Il soddisfacimento dei requisiti di accuratezza è stato dimostrato con successo sperimentalmente.