| Περίληψη: | Η παρούσα διδακτορική διατριβή πραγματεύεται την κατασκευή και τον έλεγχο καινοτόμων ρομποτικών συστημάτων με στόχο την εφαρμογή τους σε ελάχιστα επεμβατικές, ρομποτικά υποβοηθούμενες, χειρουργικές επεμβάσεις. Τα συστήματα που κατασκευάστηκαν για το σκοπό αυτό φέρουν πληθώρα καινοτόμων χαρακτηριστικών με τα βασικότερα να αποτελούν τους αυξημένους βαθμούς ελευθερίας σε σχέση με υπάρχοντα εμπορικά συστήματα, τη δομοστοιχειωτή φύση, τη φορητότητα, την εύκολη αλλαγή χειρουργικών εργαλείων, το χαμηλό κόστος, καθώς και το ανοιχτού πηγαίου κώδικα υποστηρικτικό λογισμικό τους.
Ειδικότερα, τα υλοποιηθέντα ρομποτικά συστήματα αποτελούνται από έξω-επεμβατικούς βαθμούς ελευθερίας που επιτρέπουν την εισχώρηση στην χειρουργική κοιλότητα και έσω-επεμβατικούς βαθμούς ελευθερίας, ώστε να καθοδηγηθούν μικροσκοπικά ιατρικά εργαλεία στο σημείο ενδιαφέροντος. Η κατασκευή έγινε με μεθόδους ταχείας προτυποποίησης και με παραμετρικά εκφρασμένα δομικά χαρακτηριστικά, οδηγώντας σε δομοστοιχειωτού χαρακτήρα ρομπότ.
Ένας σημαντικός παράγοντας που συντελεί στην επίτευξη των ανωτέρω καινοτομιών είναι η χρήση μορφομνήμονων κραμάτων νικελίου-τιτανίου για την ενεργοποίηση των αρθρώσεων των έσω-επεμβατικών βαθμών ελευθερίας. Τα κράματα αυτά, παρά τη δυσκολία στον έλεγχό τους, δίνουν την δυνατότητα να μειωθεί αισθητά το βάρος των κατασκευών, ενώ παράλληλα εγγυώνται βιοσυμβατότητα και μελλοντική πιθανή χρήση σε περιβάλλον μαγνητικού τομογράφου. Τα ηλεκτρονικά κυκλώματα που υλοποιήθηκαν για την οδήγηση των βαθμών ελευθερίας ενσωματώνονται στο ρομπότ και επιτρέπουν την ανάδραση θέσης από τους προαναφερθέντες ενεργοποιητές.
Στο άκρο των ρομποτικών βραχιόνων τοποθετείται, πέραν του κατ' επιλογή χειρουργικού εξοπλισμού, στερεοσκοπική κάμερα και φωτισμός, ώστε να είναι εφικτή η οπτικοποίηση σε μικρή απόσταση του σημείου αλληλεπίδρασης με τον ιστό. Η κύρια επέκταση της συγκεκριμένης δομής είναι ότι δεν απαιτείται πλέον η χρήση δεύτερης οπής για εισχώρηση ενδοσκοπίου, πράγμα πολύ σημαντικό για τον χρόνο αποκατάστασης και τη χρονική διάρκεια των χειρουργικών επεμβάσεων.
Ο έλεγχος των ρομποτικών συστημάτων γίνεται με χρήση κατάλληλων εύκολα επεκτάσιμων αλγορίθμων, ενώ παράλληλα έχει αναπτυχθεί κατάλληλο λογισμικό εκμάθησης, οπτικοποίησης της θέσης και προ-εγχειρητικής καταχώρησης επιθυμητών θέσεων. Ο χειρισμός των συστημάτων γίνεται με χρήση συσκευών απτικής ανάδρασης.
Τα συστήματα αξιολογούνται τόσο όσον αφορά την αυτονομία τους, όσο και σε κλασικά ενδοσκοπικά πειράματα, ώστε να είναι δυνατή η εξαγωγή συμπερασμάτων αναφορικά με την λειτουργικότητά και την δυνατότητα κλινικής εφαρμογής τους.
|
|---|
