Chirurgie ohne Stiche in Sicht dank "Origami-Tools"

Maschinenbauingenieure, die die Prinzipien von Origami angewendet haben, um Werkzeuge für Weltraumflüge kleiner und kompakter zu machen, verwenden nun ihr Wissen, um winzige, robotische chirurgische Instrumente zu schaffen. Sie sehen voraus, dass chirurgische Einschnitte so klein werden, dass sie selbstständig heilen können - ohne Nähte oder Stiche.
Das Team entwickelt Roboter-Origami-Pinzetten, die so klein sind, dass sie ein 3-mm-Loch passieren können.
Bildnachweis: Mark Philbrick / BYU

Die Brigham Young University (BYU) in Provo, Utah, hat bereits einige ihrer Origami-inspirierten Technologien an Intuitive Surgical, Hersteller des da Vinci-Chirurgie-Roboters, lizenziert, mit dem Chirurgen Operationen wie die Entfernung der Prostata durch einige kleine Schnitte durchführen können.

Larry Howell und Spencer Magleby, Professoren für Maschinenbau an der BYU, leiten die Gruppe, die an der origami-chirurgischen Technologie arbeitet.

Prof. Howell sagt, dass das Ziel für immer kleinere Schnitte ist und:

"Zu diesem Zweck entwickeln wir Geräte, die in einen winzigen Schnitt eingeführt und dann im Körper eingesetzt werden können, um eine bestimmte chirurgische Funktion auszuführen."

Die chirurgische Instrumentenindustrie hat ihre Grenzen in Bezug auf die Größe erreicht - sie kann nicht kleiner werden mit traditionellen Designs.

Das BYU-Team hat einen innovativen Ansatz entwickelt, der keine Stiftverbindungen und andere Teile erfordert - er nutzt die Ablenkung, die Origami für Bewegungen zulässt.

Ein Beispiel, an dem sie arbeiten, sind Roboterzangen, die so klein sind, dass sie durch ein 3 mm großes Loch passen - ungefähr die Dicke des Ladekabels für einen Computer oder ein Mobiltelefon.

Einmal drinnen muss das Instrument viel größer werden

Das BYU-Team arbeitet auch an einem Konzept namens "D-Core". Hier beginnt das Instrument als eine flache Form, die durch einen kleinen Einschnitt eingeführt werden kann und sich dann zu zwei abgerundeten Oberflächen ausdehnt, die aufeinander rollen - ähnlich wie die Bewegung benachbarter Scheiben in der Wirbelsäule.

Die Forscher berichten ihre Ideen über D-Core und wie es funktionieren könnte in einem Papier veröffentlicht in Mechanismus und Maschinentheorie. Das Papier enthält eine Beschreibung physikalischer Modelle, die die Einzelblattherstellung, den flachen Lagerungs- und den Einsatzstatus zeigen.

Prof. Magleby sagt, dass sie die gleichen Prinzipien auf medizinische Geräte anwenden, die sie bei der Entwicklung von Weltraumausrüstung für die NASA verwendet haben. Er weist auf die Ähnlichkeit der Anforderungen hin:

"Diejenigen, die Raumfahrzeuge konstruieren, wollen, dass ihre Produkte klein und kompakt sind, weil Platz auf einem Raumschiff knapp ist. Aber sobald sie im Weltraum sind, wollen sie, dass die gleichen Produkte groß sind, wie zum Beispiel Solarzellen oder Antennen."

Er sagt, dass das Konzept, das sie auf chirurgische Instrumente anwenden, dasselbe ist: "Wir möchten, dass etwas sehr klein wird, um durch die Inzision zu gehen, aber sobald es drin ist, möchten wir, dass es viel größer wird."

Im folgenden Video fassen die Ingenieure die Arbeit zusammen, die sie durchführen, um Origami-Prinzipien auf präzise, ??kompakte chirurgische Instrumente anzuwenden, und sie zeigen einige Beispiele.

Prof. Magleby sagt, dass die Methoden, die sie entwickeln - inspiriert von Origami - ihnen wirklich dabei helfen, Dinge kleiner und kleiner und einfacher und einfacher zu machen. Er schließt:

"Diese kleinen Instrumente werden es erlauben, eine ganze Reihe von Operationen durchzuführen - hoffentlich eines Tages Dinge zu manipulieren, die so klein sind wie Nerven.

Technische Innovationen bringen viele Vorteile für den Operationssaal mit sich. Zum Beispiel im Januar 2016, Medizinische Nachrichten heute erfuhr, wie Chirurgen in Großbritannien mit Hilfe einer 3D-gedruckten Niere die väterliche Niere in seine 2-jährige Tochter transplantierten.

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