Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem: http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/34804

Título : Methodology for the selection of a smart material as actuator in neurosurgical robotics
Otros títulos : Методологія вибору розумного матеріалу як привода в нейрохірургічній робототехніці
Autor : Гуо, Димитрі
Шапель, Фредерік
Гранет, Жерар
Лемер, Жан-Жак
Лапуста, Юрій
Gouot, Dimitri
Chapelle, Frédéric
Granet, Gérard
Lemaire, Jean-Jacques
Lapusta, Yuri
Affiliation: Університет Клермон Овернь, CNRS, SIGMA Клермон, Інститут Паскаль, F-63000 Клермон-Ферран, Франція
Університет Клермон Овернь, CHU Клермон-Ферран, CNRS, SIGMA Клермон, Інститут Паскаля, F-63000 Клермон-Ферран, Франція
Université Clermont Auvergne, CNRS, SIGMA Clermont, Institut Pascal, F-63000 Clermont-Ferrand, France
Université Clermont Auvergne, CHU Clermont-Ferrand, CNRS, SIGMA Clermont, Institut Pascal, F-63000 Clermont-Ferrand, France
Bibliographic description (Ukraine): Methodology for the selection of a smart material as actuator in neurosurgical robotics / Dimitri Gouot, Frédéric Chapelle, Gérard Granet, Jean-Jacques Lemaire, Yuri Lapusta // Scientific Journal of TNTU. — Tern. : TNTU, 2020. — Vol 4. — No 100. — P. 5–10.
Bibliographic description (International): Gouot D., Chapelle F., Granet G., Lemaire J., Lapusta Y. (2020) Methodology for the selection of a smart material as actuator in neurosurgical robotics. Scientific Journal of TNTU (Tern.), vol. 4, no 100, pp. 5-10.
Is part of: Вісник Тернопільського національного технічного університету, 100 (4), 2020
Scientific Journal of the Ternopil National Technical University, 100 (4), 2020
Journal/Collection: Вісник Тернопільського національного технічного університету
Issue: 100
Volume: 4
Fecha de publicación : 22-dic-2020
Submitted date: 21-nov-2020
Date of entry: 1-abr-2021
Editorial : ТНТУ
TNTU
Place of the edition/event: Тернопіль
Ternopil
DOI: https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2020.04.005
UDC: 339
Palabras clave : розумні матеріали
нейрохірургічна робототехніка
технічні характеристики
smart materials
neurosurgical roboti cs
specifications
Number of pages: 6
Page range: 5-10
Start page: 5
End page: 10
Resumen : Так звані інвазивні нейрохірургічні роботи, тобто ті, що проникають всередину мозку пацієнта, розроблені, щоб допомогти хірургу дістатися до оброблених ділянок, просуваючись по шляхах, які не обов’язково прямолінійні. Специфіка втручань у мозок порівняно із більш загальною медичною робототехнікою полягає в тому, що розроблені системи повинні рухатись у речовині гетерогенного органу, мінімізуючи тиск та пошкодження, що здійснюються для збереження органічних функцій пацієнта. Використання розумних матеріалів, активно реагуючи на зовнішні подразники, є перспективним способом активізації цих систем. Однак існує велика різноманітність матеріалів, які апріорі можуть бути використані. Визначення методології оцінювання цих матеріалів на основі клінічного досвіду нейрохірурга є важливим кроком до проектування інвазивних нейрохірургічних роботів. Метою роботи є аналіз і обґрунтування на основі методології досвіду застосування розумних матеріалів. У цій статті формалізовано вимоги, що випливають з нейрохірургічного клінічного досвіду. Потім ці вимоги використовують для вибору розумних матеріалів з високим потенціалом. Встановлено критерії вибору розумного матеріалу, з якого в майбутньому можна буде розробляти роботизовану систему. За технічними характеристиками багато матеріалів відпали, зокрема такі, що використовують тепло, оскільки більшість з них працюють при температурі 70°C або більше. Матеріали, що активуються світлом, також були виключені через час реагування, що складав більше кількох секунд. Приводи пневматичного типу, коливання об’єму та витік яких можуть спричинити пошкодження мозку, теж не підходять для такого застосування. Ті, що базуються на рідких матеріалах або діють за допомогою кислотно-основних або окисно-відновних реакцій, не можуть бути використані для цієї мети через ризик витоку та взаємодії з речовиною мозку. Для матеріалів з магнітним приводом проблема полягає в необхідному високому значенні величини магнітного поля, від 0,5 до 1,5 Тл. Для привода запропоновано застосовувати матеріали, що використовують різницю потенціалів, серед яких перспективним кандидатом є іонні полімерно-металеві композити
In this article we define the criteria and present the methodology to choose a smart material in order to actuate a soft neurosurgery robot. These criteria are defined with the experience of a neurosurgeon
URI : http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/34804
ISSN : 1727-7108
Copyright owner: © Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, 2020
URL for reference material: https://doi.org/10.1080/13645700903053584
https://doi.org/10.1109/IROS.2009.5354647
https://doi.org/10.3109/10929080209146020
https://doi.org/10.1243/09544119JEIM663
https://doi.org/10.1007/s10439-018-2038-2
https://doi.org/10.1109/ICRA.2016.7487638
https://doi.org/10.1109/TRO.2014.2367351
https://doi.org/10.1039/c1sm00004g
https://doi.org/10.1177/0278364916683443
https://doi.org/10.1021/acs.iecr.7b04873
https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2017.09.004
https://doi.org/10.1088/0960-1317/14/10/005
https://doi.org/10.1109/IROS.2011.6094962
https://doi.org/10.1088/0964-1726/24/12/125021
https://doi.org/10.1088/0964-1726/13/6/009
https://doi.org/10.1088/0964-1726/14/1/020
https://doi.org/10.1115/SMASIS2015-8895
https://doi.org/10.1080/19475411.2018.1438534
References (International): 1. Alric M., Chapelle F., Lemaire J-J., Gogu G. Potential applications of medical and non -medical robots for neurosurgical applications. Minimally Invasive Therapy & Allied Technologies. 2009 .18 (4). Р. 193–216. DOI: https://doi.org/10.1080/13645700903053584
2. Martin C., Chapelle F., Lemaire J -J., Gogu G. Neurosurgical robot design and interactive motion planning for resection task. In: Proc of the IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS). St. Louis, USA, 2009. Р. 4505–4510. DOI: https://doi.org/10.1109/IROS.2009.5354647
3. Li Q. H., Zamorano L., Pandya A., Perez R. The Application Accuracy of the NeuroMate Robot – A Quantitative Comparison with Frameless and Frame-Based Surgical Localization Systems. Computer Aided Surgery. 2002. 7. P. 90–98. DOI: https://doi.org/10.3109/10929080209146020
4. Frasson L., Ko S. Y., Turner A., Parittotokkaporn T., Vincent J. F., Rodriguez y Baena F. STING: a softtissue intervention and neurosurgical guide to access deep brain lesions through curved trajectories. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of Engineering in Medicine. 2010. 224 (6). Р. 775–788. DOI: https://doi.org/10.1243/09544119JEIM663
5. Chikhaoui M. T., Benouhiba A., Rougeot P., Rabenorosoa K., Ouisse M., Andreff N. Developments and Control of Biocompatible Conducting Polymer for Intracorporeal Continuum Robots. Annals of Biomedical Engineering. 2018. 46 (10). Р. 1511–21. DOI: https://doi.org/10.1007/s10439-018-2038-2
6. Petruska A. J., Ruetz F., Hong A., Regli L., Sürücü O., Zemmar A. , et al. Magnetic needle guidance for neurosurgery: Initial design and proof of concept. In: Proc. of the IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA). Stockholm, Sweden. 2016. Р. 4392–7.DOI: https://doi.org/10.1109/ICRA.2016.7487638
7. Ryu S. C., Quek Z. F., Koh J-S., Renaud P., Black R. J., Moslehi B., et al. Design of an optically controlled MR-compatible active needle. IEEE Transactions on Robotics. 2015. 31 (1). Р. 1 –11.DOI: https://doi.org/10.1109/TRO.2014.2367351
8. Alric M. Conception et modélisation modulaire d’un robot bio-inspiré extensible pour l’accès aux tumeurs dans le cerveau. PhD thesis, Université Blaise Pascal -Clermont-Ferrand II, 2009.
9. Lee K. M., Koerner H., Vaia R. A., Bunning T. J., White T. J. Light-activated shape memory of glassy, azobenzene liquid crystalline polymer networks. Soft Matter. 2011. 7 (9). Р. 4318. DOI: https://doi.org/10.1039/c1sm00004g
10. Edelmann J., Petruska A. J., Nelson B. J. Magnetic control of continuum devices. The International Journal of Robotics Research. 2017. 36 (1). Р. 68–85. DOI: https://doi.org/10.1177/0278364916683443
11. Feng J., Xuan S., Lv Z., Pei L., Zhang Q., Gong X. Magnetic-Field-Induced Deformation Analysis of Magnetoactive Elastomer Film by Means of DIC, LDV, and FEM. Industrial & Engineering Chemistry Research. 2018. 57 (9). 3246–54. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.iecr.7b04873
12. Feng J., Xuan S., Ding L., Gong X. Magnetoactive elastomer/PVDF composite film based magnetically controllable actuator with real-time deformation feedback property. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2017. 103. Р. 25–34. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2017.09.004
13. Wang W., Yao Z., Chen J. C., Fang J. Composite elastic magnet films with hard magnetic feature. Journal of Micromechanics and microengineering. 2004. 14 (10). Р. 1321.DOI: https://doi.org/10.1088/0960-1317/14/10/005
14. Vartholomeos P., Qin L., Dupont P. E. MRI-Powered Actuators for Robotic Interventions. In: Proc. of the IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS). San Francisco, USA; 2011. Р. 4508–4515. DOI: https://doi.org/10.1109/IROS.2011.6094962
15. Carrico J. D., Traeden N. W., Aureli M., Leang K. K. Fused filament 3D printing of ionic polymer-metal composites (IPMCs). Smart Materials and Structures. 2015. 24 (12). 125021. DOI: https://doi.org/10.1088/0964-1726/24/12/125021
16. Shahinpoor M., Kim K. J. Ionic polymer–metal composites: III. Modeling and simulation as biomimetic sensors, actuators, transducers, and artificial muscles. Smart Materials and Structures. 2004. 13 (6). Р. 1362–88. DOI: https://doi.org/10.1088/0964-1726/13/6/009
17. Shahinpoor M., Kim K. J. Ionic polymer–metal composites: IV. Industrial and medical applications. Smart Materials and Structures. 2005. 14 (1). Р. 197–214. DOI: https://doi.org/10.1088/0964-1726/14/1/020
18. Carrico J. D., Traeden N. W., Aureli M., Leang K. K. Fused Filament Additive Manufacturing of Ionic Polymer-Metal Composite Soft Active 3D Structures. In: Volume 1: Development and Characterization of Multifunctional Materials; Mechanics and Behavior of Active Materials; Modeling, Simulation and Control of Adaptive Systems. Colorado Springs, USA: ASME; 2015. V001T01A004. DOI: https://doi.org/10.1115/SMASIS2015-8895
19. Carrico J. D., Tyler T., Leang K. K. A comprehensive review of select smart polymeric and gel actuators for soft mechatronics and robotics applications: fundamentals, freeform fabrication, and motion control. International Journal of Smart and Nano Materials. 2017. 8 (4). Р. 144 –213. DOI: https://doi.org/10.1080/19475411.2018.1438534
Content type: Article
Aparece en las colecciones: Вісник ТНТУ, 2020, № 4 (100)



Los ítems de DSpace están protegidos por copyright, con todos los derechos reservados, a menos que se indique lo contrario.