Gora, Dominik (2013)
Entwicklung einer haptischen Bedieneinheit zur Darstellung der Interaktionskräfte im Gefäßsystem bei Herzkatheterisierungen.
Technische Universität Darmstadt
Bachelor Thesis, Bibliographie

Abstract

Das Vorkommen von Herzkrankheiten, insbesondere als Konsequenz von Arteriosklerose, welche eine Ablagerung an den Gefäßwänden und dadurch eine Verengung dieser darstellt, ist immer weiter verbreitet. Wenn konservative Heilmethoden versagen, wird ein invasiver Eingriff erforderlich, um den kontinuierlichen Blutfluss wieder herzustellen. Die oft auch lebensbedrohlichen Folgen lassen das Projekt HapCath entstehen, welches den Behandlungsablauf während der Herzkatheterisierung unterstützt. Die Schwierigkeit der Behandlung liegt im Vorbringen des Führungsdrahtes und Katheters an die erkrankte Position. Dabei wird aktuell nur auf das Gefühl und die Erfahrung des Kardiologen, sowie auf die visuelle Darstellung durch Röntgenbilder vertraut. Es wird hierzu in dieser Arbeit die unten dargestellte Bedieneinheit entwickelt, welche dem behandelnden Kardiologen das Navigieren vereinfacht. Durch einen Sensor in der Führungsdrahtspitze werden die entstehende Kraft F und das entstehende Drehmoment M gemessen und verstärkt über die Bedieneinheit an den Kardiologen wiedergegeben. Die Bedieneinheit besitzt die Aktorik und Kinematik um die Freiheitsgrade translatorisch und rotatorisch auf den Torquer, welcher die Handhabungshilfe des Führungsdrahtes ist, einzukoppeln. Für diesen Bewegungsablauf werden zunächst die für beide Freiheitsgrade geltenden Anforderungen untersucht. Daraufhin werden mögliche Strukturen für die Einzelbewegungen gefunden und untersucht. Durch die Bewertung der möglichen Ansätze wird daraufhin ein Lösungskonzept entwickelt. Das verfolgte Konzept beruht auf einer Bedieneinheit, die aus einem Grundgestell mit einer Linearführung besteht. Auf dieser wird durch die translatorische Bewegung ein Schlitten geführt, welcher die Aktorik für die rotatorische Bewegung mit sich trägt. Der Torquer wird an der rotatorischen Einheit verschraubt und der Führungsdraht durch die Welle geführt, so dass die Kraft und das Moment unmittelbar auf den Torquer wirken können. Die Mechanismen der einzelnen Bewegungen werden in einem Netzwerkmodell mit konzentrierten Bauelementen dargestellt. Dieses Modell wird daraufhin in der Simulationsumgebung LTspice IV über den geforderten Frequenzgang abgebildet, wodurch die nötige Aktorik der Einzelbewegungen bestimmt werden kann. Für die Kraftübertragung werden in beiden Freiheitsgraden DC Motoren eingesetzt, wobei die Kraft für die translatorische Bewegung kraftschlüssig durch ein Drahtseil und die rotatorische Bewegung formschlüssig durch einen Zahnriemen übertragen wird. Für den translatorischen Freiheitsgrad wird so die Krafteinleitung von 1N für einen Frequenzbereich bis 100 Hz erfüllt, während für selbigen Frequenzbereich im rotatorischen Freiheitsgrad das geforderte Drehmoment von 5mNm erreicht werden kann.

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