Tendon-Actuated Concentric Tube Endonasal Robot (TACTER)

要約

内視鏡的内視領域アプローチ（EEA）は、低侵襲の頭蓋骨塩基および副鼻腔の手術に対してより一般的になりました。
ただし、剛性のスコープとツールは、緊密な解剖学的空間で動作する外科医の能力を大幅に低下させ、内頸動脈や頭蓋神経などの重要な構造を回避します。
このペーパーでは、2つの腱作用ロボットが互いに同心円状であるため、独立して曲がる可能性のある外側と内側のロボットをもたらす、腱が作動する新しい腱が作動する同心管エンドナサルロボット（Tacter）の設計を提案します。
外側のロボットは、一方向的に非対称ノッチ（UAN）ニッケルチタンロボットであり、内側のロボットは3Dプリントされた双方向ロボットで、ニッケルチタン曲げメンバーを備えています。
さらに、内側のロボットは、外側のロボット内で軸方向に翻訳し、曲げ帯にツールが構造を通過し、それによってフォローリーダーの動きを実行できるようにします。
Cosserat-Rodベースの機械モデルが提案されています。これは、腱作用ロボットの両方の腱張力と、入力としてロボット間の相対翻訳を使用し、さまざまな入力パラメーターのためにTacterチップ位置を予測します。
このモデルは実験で検証されており、鼻孔から蝶形骨洞への操縦性を実証するために、人間の死体実験が提示されます。
この作品は、EEAの成功に必要なワークスペースをカバーするために、天然鼻口内でフォローリーダーの動きを実行できる最初の腱作用型同心円状のロボットツールを提示します。

要約(オリジナル)

Endoscopic endonasal approaches (EEA) have become more prevalent for minimally invasive skull base and sinus surgeries. However, rigid scopes and tools significantly decrease the surgeon’s ability to operate in tight anatomical spaces and avoid critical structures such as the internal carotid artery and cranial nerves. This paper proposes a novel tendon-actuated concentric tube endonasal robot (TACTER) design in which two tendon-actuated robots are concentric to each other, resulting in an outer and inner robot that can bend independently. The outer robot is a unidirectionally asymmetric notch (UAN) nickel-titanium robot, and the inner robot is a 3D-printed bidirectional robot, with a nickel-titanium bending member. In addition, the inner robot can translate axially within the outer robot, allowing the tool to traverse through structures while bending, thereby executing follow-the-leader motion. A Cosserat-rod based mechanical model is proposed that uses tendon tension of both tendon-actuated robots and the relative translation between the robots as inputs and predicts the TACTER tip position for varying input parameters. The model is validated with experiments, and a human cadaver experiment is presented to demonstrate maneuverability from the nostril to the sphenoid sinus. This work presents the first tendon-actuated concentric tube (TACT) dexterous robotic tool capable of performing follow-the-leader motion within natural nasal orifices to cover workspaces typically required for a successful EEA.

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