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3D打印外科器械能以简单结构实现复杂操作

发布时间: 2015-01-21 07:01 来源: 天工社 作者: 网络 点击: 我要评论 条评论)

上周,一个名为FilipJelínek的生物力学工程师展示了他用3D打印技术开发的一种医疗器械,这种器械与现有产品相比,功能更强,应用范围更广,而且制造成本更低。

放大后的DragonFlex塑料样机展示尖端张开和旋转两个自由度;特写画面突出了5毫米与15毫米厚的两种原型尖端之间的显著差异。

Jelínek将该器械命名为DragonFlex,并将之作为他在代尔夫特理工大学(TUDelft)的博士论文的一部分。

DragonFlex是一种通过锁孔操作的可控医疗器械,其设计是仿照EndoWrist仿真手腕,所谓EndoWrist是模仿人类的手腕可以通过人体的小切口进行操作的外科工具。Jelínek的研究目的是要展示一种结构简单的手持式可转向腹腔镜抓钳的设计,而且没有缆线疲劳之虞,同时还能达到手术要求的足够抗弯刚度。此外,Jelínek还想改善原有EndoWrist的可操作性和尺寸。

真实大小的DragonFlex原型部件,使用由陶瓷填充的环氧树脂材料3D打印而成

“尽管它在前列腺切除术中的应用很成功,但是EndoWrist的设计过于复杂,容易导致钢索疲劳,而且还会面临灭菌消毒的问题以及很高的相关成本。所有这些都导致对于替代方案的客观需求。”Jelínek在他的论文中说。

EndoWrist的前端为了模仿人类手腕的关节功能,使用了由多种材料制成的多个部件。而DragonFlex器械的末端只有几个受两根线缆驱动和约束的部件,这两根缆线则被固定在手柄处。

真实大小的陶瓷DragonFlex原型只用了七个结构部件就实现了7个自由度控制。

两个正交平面关节使用了一种滚动连杆机构,能够使缆线绕在一个直径比仪器轴大1.5倍的圆弧轮廓上。滚动连杆具有均衡整个关节转轴两边缆线受力的作用,从而使得这个3D打印工具的操作很流畅与轻松。此外,这种机构设计确保了缆线能够使用更长的时间。而且这种智能关节设计使得外科医生只用两根缆线就能完全控制7个自由度。

“这种DragonFlex概念设计,揭示了将增材制造用于手术器械制造的新可能性,这种设计功能丰富、装配简单、最适合一次性使用并具有与MRI兼容的潜力。”Jelínek总结说。

(责任编辑:单刀)
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