Минимально инвазивные методы, также известные как «хирургия замочной скважины», позволяют хирургам оперировать пациентов, не требуя больших разрезов. Этот метод вызывает гораздо меньше травм у пациента и обычно используется при выполнении биопсии легких, пищевода и суставов, особенно при операциях в брюшной полости. Эндоскоп вводится через один или два небольших разреза в брюшной стенке, что позволяет визуализировать внутренние органы перед операцией.
Хирургические методы в последние годы продвинулись вперед семимильными шагами.
Этого нельзя сказать о хирургических инструментах. В некоторых типах эндоскопов наконечник может быть ориентирован под разными углами. «Этот базовый механизм управления, который требует от хирурга большой ловкости и даже физической силы, практически не изменился с первых дней эндоскопии», – говорит Тимо Кунц, член проектной группы по автоматизации в медицине и биотехнологии PAMB. Мангейм, часть Института производственной инженерии и автоматизации им.
Фраунгофера IPA. Сила, необходимая для отклонения наконечника, передается с помощью проволочного механизма, известного как трос Боудена (похожий на трос велосипедного тормоза).
Современные эндоскопы дополнительно оснащены крошечными клещами, зажимами или ножницами, например, для взятия образцов тканей. Эти миниатюрные инструменты тоже управляются механически. Тросовый механизм передает движения руки хирурга на одном конце к крошечным инструментам на другом конце эндоскопа.
Использование гидравлической жидкости вместо проводов
Кунц добавляет: «Движение проводов внутри троса Боудена вызывает трение и, следовательно, потерю силы. Лишь небольшая часть прилагаемой силы действительно достигает кончика инструмента, что затрудняет хирургу точное манипулирование тканью."Работа хирурга была бы намного проще, если бы можно было уменьшить трение и увеличить удельную мощность.
Гидравлические инструменты – одна из альтернатив, рассматриваемых как замена механической трансмиссии на основе троса Боудена. «Приборы с гидравлической передачей усилия показали многообещающие результаты в наших испытаниях. Они позволяют хирургу выполнять гораздо более точные движения », – говорит инженер. Вместо проволочного кабеля используется пластиковая трубка, заполненная стерильной биосовместимой жидкостью на основе белого медицинского масла.
Чтобы управлять прикрепленными инструментами и ориентировать кончик эндоскопа, хирург манипулирует гидравлическим цилиндром или роботизированной мышцей, которая оказывает необходимое давление, чтобы сжать жидкость и протолкнуть ее через гидравлическую трубку на второй подпружиненный цилиндр. Преимущество этой системы – более низкие потери на трение и более высокая сила захвата – в лаборатории было достигнуто до 50 ньютонов. Система, которую исследователь любит сравнивать с гидравлическими тормозами на горном велосипеде, также предлагает возможность подключения насоса для создания давления, необходимого для рассечения или удаления определенных участков ткани.
Особая сила инструментов с гидравлическим приводом заключается в эффективности, с которой мощность передается на дистальный конец, особенно в случае извилистого, а не прямого пути введения – например, через пищеварительный тракт.
Это также позволяет использовать более гибкие линии подачи с очень маленьким диаметром и малым радиусом изгиба. Кунц и его коллеги-исследователи из PAMB в настоящее время создают эндоскопический инструмент с внешним диаметром не более трех миллиметров. Такие инструменты с гидравлическим приводом идеально подходят для использования в сочетании с техникой, известной как транслюминальная эндоскопическая хирургия с естественным отверстием (NOTES), в которой хирург действует через естественные отверстия в теле, чтобы получить доступ к внутренним органам; проходя через желудок, например, при выполнении аппендэктомии.
Надежность новой концепции передачи энергии была продемонстрирована в ходе испытаний на выносливость с использованием как жестких наконечников эндоскопа, так и простых захватных инструментов. Также были испытаны лабораторные прототипы с гибкими наконечниками. Тимо Кунц и другие члены проектной группы Mannheim будут присутствовать на совместных выставках Compamed (зал 08a, стенд K38) и Medica (зал 10, стенд G05) в Дюссельдорфе с 12 по 15 ноября.
Экспонаты включают несколько демонстраторов гидравлических технологий, в том числе эндоскопический инструмент, оснащенный захватом, который можно ориентировать в любом направлении. Необходимая передача усилия обеспечивается шестью интегрированными гидроцилиндрами.