38、柔性气管内钻 Goldrill 装置的设计与优势

柔性气管内钻 Goldrill 装置的设计与优势

1. 医疗设备驱动机制概述

近年来，出现了许多具有关节活动功能的医疗设备，如腹腔镜牵开器和解剖器。这些设备中柔性部分的弯曲可由多种机制驱动，较为常见的是在模块化节段上应用滑动关节的电缆驱动系统。

例如，美国专利 6,248,062 B1 使用了均匀铰接滑动关节机制，使轴能够适应环境形状。通过锁定远端的调节机构，轴的近端可以弯曲到锁定位置以牵开器官。美国专利 5,522,788 则使用均匀滚动滑动关节，锁定机构保持解剖器元件上的力以维持所需的曲率。然而，这两种设计主要侧重于灵活性，仅关注了设计中的弯曲方面，未考虑稳定性，而稳定性是设计的另一个主要要求。

因此，需要一种在保持稳定性的同时允许弯曲运动的设备，以确保钻孔的针对性和精确性。由于柔性钻操作器是外科医生的手术工具，轻便且易于使用是更理想的选择。综合考虑这些因素，决定在不同的模块化轴节段采用不同的滚动滑动关节设计，并采用电缆驱动机制，由近端的棘轮控制，以确保设计的稳定性。

电缆驱动的柔性钻操作器有刚性和柔性两种形式：
- 刚性形式 ：模块化节段通过关节连接在一起形成蛇形结构。模块化节段最初具有六个自由度，可绕三个轴运动。连接在一起后，这些自由度受到限制，以便进行张力控制和操作器的定向弯曲。
- 柔性形式 ：可分为蛇形和连续体两类。连续体如柔性管，其弯曲能力主要依赖于所用管材的刚度和厚度等材料特性，如美国专利 7,989,042 B2。但在实际应用中，连续体不太理想，因为管子的柔性可能导致不稳定。虽然可以通过改变材料刚度来实现稳定性，但稳定性和灵活性都是需要实现的目标