MMI verwendet modulares AM-inspiriertes Chirurgen-Trainingsboard für robotergestützte Mikrooperationen

Medical Microinstruments, Inc. (MMI) hat sich auf den Bau von Robotersystemen für mikrochirurgische Eingriffe spezialisiert. Diese chirurgische Disziplin "kombiniert Vergrößerung mit fortschrittlichen Diploskopen, spezialisierten Präzisionswerkzeugen und verschiedenen Operationstechniken."¹ Das Symani Surgical System des Unternehmens - zu dem auch die "NanoWrist"-Instrumente mit dem kleinsten Roboterhandgelenk der Welt gehören - unterstützt Chirurgen dabei, kleine Venen, Arterien oder Nerven im Körper so schonend wie möglich zu verbinden.

Um diese Mikroinstrumente effektiv einsetzen zu können, müssen sich die Chirurgen jedoch mit dem System vertraut machen und in einer sicheren und kontrollierten Umgebung üben. In der Vergangenheit bestand das bisherige MMI-Übungsbrett für das chirurgische Training aus großen, befestigten Quadraten, die statisch und schwer zu handhaben waren. Die verschiedenen Übungen waren auf unterschiedlichen Höhen verteilt, was den Wechsel von einer Aktivität zur nächsten erschwerte, da sowohl die Roboterarme als auch das Mikroskop jedes Mal umgestellt werden mussten.

"Das Mikroskop hat ein kleines Sichtfeld, und der Ausbilder musste ständig Anpassungen vornehmen, die den Fokus des Chirurgen störten. Dies nahm einige Zeit in Anspruch und störte die immersive Erfahrung für den Chirurgen. Ganz zu schweigen davon, dass die Roboterarme beim manuellen Bewegen der Bretter im Verhältnis zu den Übungsbrettern angehoben oder abgesenkt werden mussten", sagt Elias Rosseau, Design Engineer bei Materialise Manufacturing. "Sie wollen, dass der Chirurg fokussiert bleibt, sich auf die Aufgabe konzentriert und sich nicht durch solche Details ablenken lässt." Wie hat MMI also diese besondere Herausforderung gemeistert? MMI hat sich mit unserem Design & Engineering Team bei Materialise Manufacturing zusammengetan, um eine Lösung zu entwickeln, die den 3D-Druck (3DP) einsetzt - hauptsächlich eine komplette Neugestaltung des Übungsbretts.

"Das ursprüngliche Board war fragmentiert und musste von Hand zusammengesetzt werden: Das Team von MMI wollte das System ergonomischer, benutzerfreundlicher und professioneller gestalten", sagt Elias. Nach drei Monaten und einigen Iterationen, einschließlich mehrerer Feedbackschleifen zwischen MMI und der technischen Abteilung des Fertigungsteams, haben die beiden Teams gemeinsam die neue modulare Platine entwickelt. "Es war ein ko-kreativer Prozess, bei dem wir verschiedene Module ausprobierten und austauschten, bis wir die Teile fanden, die funktionierten", sagt Dries Vandecruys, Engineering Services Manager bei Materialise Manufacturing.

Das neue Trainingsboard besteht aus sechs wabenförmigen oder sechseckigen Modulen, die mit Hilfe der selektiven Lasersintertechnologie (SLS) aus PA 12 hergestellt wurden. Diese sechs Teile ergeben zusammen ein zahnradförmiges Gerät, das kreisförmiger und kompakter ist. Obwohl die Module in 3D gedruckt werden, verwendet die Platine einige traditionell hergestellte Teile. Der Sockel wurde im Vakuumgussverfahren hergestellt und auf eine lasergeschnittene Edelstahlplatte montiert, um dem Design mehr Gewicht und Stabilität zu verleihen - die Montage erfolgte durch zertifizierte Fertigung. Das Team entschied sich für das SLS-Verfahren, das die wirtschaftlich attraktivste Option darstellte und kleine Stückzahlen und kurze Vorlaufzeiten ermöglichte.

Dank 3DP hat MMI eine moderne, integrierte Lösung geschaffen, die schnell und in kleinen Serien/Mengen produziert werden kann. SLS ermöglichte es dem Team, einzigartige, komplexe Formen zu schaffen, die sich zusammenfügen und das Übungsbrett von einem stationären in ein dynamisches Teil verwandeln. Das Board ist um 60 Grad drehbar, so dass der Chirurg schnell ein neues Modul ausprobieren kann. Darüber hinaus stellt jeder Teil eine Trainingsübung dar, die Chirurgen dabei hilft, sich mit dem Symani Surgical System vertraut zu machen und wesentliche Techniken zu üben, um positive Patientenergebnisse bei der Durchführung von Mikrooperationen zu verbessern.

"Chirurgen können jetzt schnell Fertigkeiten wie Pick-and-Place, planares Nähen und Anastomosen an synthetischen Gefäßen üben. Diese Übungen helfen den Chirurgen, sich auf den Übergang ihrer manuellen Fertigkeiten zu einer robotergestützten Technik bei mikrochirurgischen Eingriffen vorzubereiten und sich mit der Tiefenwahrnehmung bei der Verwendung eines 3D-Exoskops vertraut zu machen", erklärt Elias. "Und da das System modular aufgebaut ist, ist es auch zukunftssicher, denn die verschiedenen Trainingsübungen können bei Bedarf ausgetauscht und aktualisiert werden, wobei die Module auf unterschiedliche Qualifikationsniveaus ausgerichtet sind, vom Anfänger bis zum fortgeschrittenen Nutzer."

Dries verweist auf den Mehrwert von AM, da es sich um eine Lösung handelt, die die bestehende Fertigung gegebenenfalls ergänzt: "Obwohl wir 3D-gedruckte Module verwenden, handelt es sich in vielerlei Hinsicht um eine hybride Fertigungslösung, da die Komponenten aus Vakuumguss und Edelstahl bestehen. Dies zeigt, dass AM greifbare Vorteile bietet und Produkte und Lösungen mit Geometrien verbessert, die mit anderen Methoden unmöglich sind. AM ist aufgrund seiner Kleinserienfähigkeit, Schnelligkeit und Vielseitigkeit die perfekte Lösung für Branchen wie Medizintechnik .

"Das schlanke Design des Boards ist funktional und spart Chirurgen und Ausbildern viel Zeit bei der Einrichtung und beim Üben. Es hilft auch den Chirurgen, sich selbst im Umgang mit dem Roboter zu schulen - ein interessantes Ausbildungsinstrument mit verschiedenen Möglichkeiten. Generell hilft das Übungsbrett dem MMI jedoch bei der Validierung des Symani-Systems und fungiert als eine Art Akzeptanztestgerät, das den Chirurgen gleichzeitig hilft, ihre Kompetenzen zu verbessern."

Mit Symani, der "symbiotischen Hand", will das MMI die nahtlose Interaktion zwischen Mensch und Maschine erleichtern, um hochpräzise Operationen durchzuführen. AM hat diese Vision Wirklichkeit werden lassen, da zahlreiche 3D-gedruckte Komponenten in dem für jedes Verfahren erforderlichen sterilen Zubehör enthalten sind. Jetzt treibt MMI diese Technologie voran und sorgt dafür, dass der Einführungsprozess für Chirurgen mit einer 3D-gedruckten Roboterchirurgie-Ausbildung so reibungslos wie möglich verläuft. MMI kennt die großen und kleinen Vorteile, die AM zu bieten hat: Überlegen Sie, wie es Ihr Geschäft revolutionieren und Sie mit neuen Kunden und Möglichkeiten verbinden könnte.