Defnyddiwch y dynodwr hwn i ddyfynnu neu i gysylltu â'r eitem hon:
http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/34804
Teitl: | Methodology for the selection of a smart material as actuator in neurosurgical robotics |
Teitlau Eraill: | Методологія вибору розумного матеріалу як привода в нейрохірургічній робототехніці |
Awduron: | 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 |
Dyddiad Cyhoeddi: | 22-Dec-2020 |
Submitted date: | 21-Nov-2020 |
Date of entry: | 1-Apr-2021 |
Cyhoeddwr: | ТНТУ TNTU |
Place of the edition/event: | Тернопіль Ternopil |
DOI: | https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2020.04.005 |
UDC: | 339 |
Allweddeiriau: | 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 |
Crynodeb: | 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 |
Ymddengys yng Nghasgliadau: | Вісник ТНТУ, 2020, № 4 (100) |
Ffeiliau yn yr Eitem Hon:
Ffeil | Disgrifiad | Maint | Fformat | |
---|---|---|---|---|
TNTUSJ_2020v4n100_Gouot_D-Methodology_for_the_selection_5-10.pdf | 2,24 MB | Adobe PDF | Gweld/Agor | |
TNTUSJ_2020v4n100_Gouot_D-Methodology_for_the_selection_5-10.djvu | 50,05 kB | DjVu | Gweld/Agor | |
TNTUSJ_2020v4n100_Gouot_D-Methodology_for_the_selection_5-10__COVER.png | 1,15 MB | image/png | Gweld/Agor |
Diogelir eitemau yn DSpace gan hawlfraint, a chedwir pob hawl, onibai y nodir fel arall.