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Untersuchung der Möglichkeiten von Bewegungsführung zur Unterstützung in der Roboterchirurgie

Bostanci, Muhammet Fatih (2017):
Untersuchung der Möglichkeiten von Bewegungsführung zur Unterstützung in der Roboterchirurgie.
TU Darmstadt, [Bachelor Thesis]

Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurde anhand des teleoperativen Chirurgieroboters FLEXMIN untersucht wie der Nutzer bei chirurgischen Anwendungen durch den Chirurgieroboter unterstützt werden kann. Als Beispielanwendung wurden zunächst chirurgische Nähverfahren an einem simplen Schwammodell betrachtet, an dem das Nähen von menschlicher Haut simuliert werden soll. Hierbei soll gewährleistet werden das gewisse Standards eingehalten werden und die Krafteinwirkungen beim Nähen auf das Gewebe minimiert wird. Bei den besagten Standards handelt es sich um Ein -und Ausstich an bestimmten Positionen, die eine stabile Naht sicher stellen und die Art und Weise, wie die Stiche volllzogen werden um Krafteinwirkungen zu minimieren. Es wurden Nähverfahren untersucht und abgeschätzt wie gut diese mit FLEXMIN umsetzbar sind. Die Entscheidung ist auf Einzelknopfnaht und fortlaufende Naht gefallen, welche als Variante der Einzelknopfnaht betrachtet werden kann. Das Knotenverfahren der Wahl ist der Instrumentenknoten. Die Arbeit betrachtet den Stand der Technik zu Anwendungen der Trajektorienplanung in der Roboterchirurgie. Vorhergehende Arbeiten zur konkreten Unterstützung des Nutzers beim Operieren wurden keine gefunden, jedoch gibt es zahlreiche Arbeiten die sich mit der Trajektorienplanung für autonome Roboterchirurgiesysteme beschäftigen. Dies wird sichergestellt indem die kritische Stellen der Trajektorie vorher bestimmt werden. Dazu werden in eine GUI relevante Parameter eingegeben. Aus diesen werden dann relevante Positionen die durchlaufen werden müssen berechnet. Der Nähprozess ist in einzelne Phasen aufgeteilt die iterativ abgearbeitet werden. Diese Phasen sind Nadelspitze an vorgegebenem Einstichpunkt positionieren, senkrecht Einstechen bis eine vorgegebene Tiefe erreicht ist, die Nadel umorientieren, am Ausstichpunkt ausstechen, umgreifen und die Nadel raus ziehen. Per Betätigung eines Pedals durch den Nutzer wird zu nächsten Phase übergegangen. Je nach Phase wird mit Hilfe zweier in Simulink entwickelter Regler sicher gestellt, das die relevante Position eingenommen wird. In Abhängigkeit von der Phase wird auch sicher gestellt das die vorgeschriebene Position so eingenommen wird das besagte Standards eingehalten werden. Zusätzlich wurde eine Studie entworfen um zu prüfen wie sich die entwickelte Nutzerunterstützung in der Realität schlägt.

Item Type: Bachelor Thesis
Erschienen: 2017
Creators: Bostanci, Muhammet Fatih
Title: Untersuchung der Möglichkeiten von Bewegungsführung zur Unterstützung in der Roboterchirurgie
Language: German
Abstract:

Im Rahmen dieser Arbeit wurde anhand des teleoperativen Chirurgieroboters FLEXMIN untersucht wie der Nutzer bei chirurgischen Anwendungen durch den Chirurgieroboter unterstützt werden kann. Als Beispielanwendung wurden zunächst chirurgische Nähverfahren an einem simplen Schwammodell betrachtet, an dem das Nähen von menschlicher Haut simuliert werden soll. Hierbei soll gewährleistet werden das gewisse Standards eingehalten werden und die Krafteinwirkungen beim Nähen auf das Gewebe minimiert wird. Bei den besagten Standards handelt es sich um Ein -und Ausstich an bestimmten Positionen, die eine stabile Naht sicher stellen und die Art und Weise, wie die Stiche volllzogen werden um Krafteinwirkungen zu minimieren. Es wurden Nähverfahren untersucht und abgeschätzt wie gut diese mit FLEXMIN umsetzbar sind. Die Entscheidung ist auf Einzelknopfnaht und fortlaufende Naht gefallen, welche als Variante der Einzelknopfnaht betrachtet werden kann. Das Knotenverfahren der Wahl ist der Instrumentenknoten. Die Arbeit betrachtet den Stand der Technik zu Anwendungen der Trajektorienplanung in der Roboterchirurgie. Vorhergehende Arbeiten zur konkreten Unterstützung des Nutzers beim Operieren wurden keine gefunden, jedoch gibt es zahlreiche Arbeiten die sich mit der Trajektorienplanung für autonome Roboterchirurgiesysteme beschäftigen. Dies wird sichergestellt indem die kritische Stellen der Trajektorie vorher bestimmt werden. Dazu werden in eine GUI relevante Parameter eingegeben. Aus diesen werden dann relevante Positionen die durchlaufen werden müssen berechnet. Der Nähprozess ist in einzelne Phasen aufgeteilt die iterativ abgearbeitet werden. Diese Phasen sind Nadelspitze an vorgegebenem Einstichpunkt positionieren, senkrecht Einstechen bis eine vorgegebene Tiefe erreicht ist, die Nadel umorientieren, am Ausstichpunkt ausstechen, umgreifen und die Nadel raus ziehen. Per Betätigung eines Pedals durch den Nutzer wird zu nächsten Phase übergegangen. Je nach Phase wird mit Hilfe zweier in Simulink entwickelter Regler sicher gestellt, das die relevante Position eingenommen wird. In Abhängigkeit von der Phase wird auch sicher gestellt das die vorgeschriebene Position so eingenommen wird das besagte Standards eingehalten werden. Zusätzlich wurde eine Studie entworfen um zu prüfen wie sich die entwickelte Nutzerunterstützung in der Realität schlägt.

Uncontrolled Keywords: Minimalinvasive Chirurgie FLEXMIN Bewegungsführung Roboterchirurgie
Divisions: 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design > Microtechnology and Electromechanical Systems
Date Deposited: 06 Mar 2018 07:46
Referees: Schlaak, Prof. Dr. Helmut Friedrich and Bilz, Johannes
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