論文の概要: Design of a Polymer-based Steerable Cannula for Neurosurgical Applications
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.18048v1
- Date: Fri, 19 Dec 2025 20:36:20 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-23 08:17:40.438601
- Title: Design of a Polymer-based Steerable Cannula for Neurosurgical Applications
- Title（参考訳）: 神経外科応用のための高分子系ステアブルカンヌラの設計
- Authors: Nidhi Malhotra, Amber K. Rothe, Revanth Konda, Jaydev P. Desai,
- Abstract要約: 既存の多くのロボティック・ニューロサージカル・ツールはステンレス鋼やニチノール材料を用いて設計されている。
ポリイミド、ポリカーボネート、弾性樹脂など、いくつかのポリマー材料がロボットの外科的応用に用いられている。
本研究では, レーザーマイクロ加工によるポリイミド(PI)の創製について検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.274915755738124
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Robotically steerable compliant surgical tools offer several advantages over rigid tools, including enhanced dexterity, reduced tissue damage, and the ability to generate non-linear trajectories in minimally invasive neurosurgical procedures. Many existing robotic neurosurgical tools are designed using stainless steel or nitinol materials. Using polymer-based materials instead can offer advantages such as reduced interference in magnetic resonance imaging, enhanced safety for guiding electrically powered instruments, and reduced tissue damage due to inherent compliance. Several polymer materials have been used in robotic surgical applications, such as polyimide, polycarbonate, and elastic resin. Various fabrication strategies have also been proposed, including standard microfabrication techniques, thermal drawing, and 3-D printing. In our previous work, a tendon-driven, notched-tube was designed for several neurosurgical robotic tools, utilizing laser micromachining to reduce the stiffness of the tube in certain directions. This fabrication method is desirable because it has a single-step process, has high precision, and does not require a cleanroom or harsh chemicals. Past studies have explored laser-micromachining of polymer material for surgical applications such as stent fabrication. In this work, we explore extending the use of the laser micromachining approach to the fabrication of polyimide (PI) robotically steerable cannulas for neurosurgical applications. Utilizing the method presented in this work, we fabricated joints as small as 1.5 mm outer diameter (OD). Multiple joints were fabricated using PI tubes of different ODs, and the loading behavior of the fabricated joints was experimentally characterized.
- Abstract（参考訳）: ロボット的にステアブルな外科器具は、デキスタリティの向上、組織損傷の低減、低侵襲の神経外科手術で非線形の軌跡を生成する能力など、剛性ツールよりもいくつかの利点がある。
既存の多くのロボティック・ニューロサージカル・ツールはステンレス鋼やニチノール材料を用いて設計されている。
代わりに高分子系材料を使用すると、磁気共鳴イメージングの干渉の低減、電気駆動機器の誘導の安全性の向上、固有のコンプライアンスによる組織損傷の低減といった利点がある。
ポリイミド、ポリカーボネート、弾性樹脂など、いくつかのポリマー材料がロボットの外科的応用に用いられている。
標準的なマイクロファブリケーション技術、サーマルドローイング、3Dプリンティングなど、様々な製造方法が提案されている。
前回の研究では、腱駆動のノッチチューブがいくつかの神経外科用ロボットツール向けに設計され、レーザーマイクロ加工を利用してチューブの硬さを一定方向に低減した。
単一の工程を有し、高精度であり、クリーンルームや厳しい化学物質を必要としないため、製造方法が望ましい。
これまでの研究では、ステント作製などの外科的応用のための高分子材料のレーザーマイクロ加工について検討してきた。
本研究では,ポリイミド(PI)の創製に対するレーザーマイクロ加工法の拡張について検討する。
本研究で提案した手法を用いて, 1.5mm外径(OD)の小さな関節を作製した。
異なるODのPI管を用いて複数関節を作製し, 接合部の荷重挙動を実験的に評価した。
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