Forscher untersuchen das Potenzial von SMA-Aktoren für leichte, flexible laparoskopische Instrumente

Eine aktuelle wissenschaftliche Arbeit, veröffentlicht in Nature Research Scientific Reports, präsentiert eine neuartige laparoskopische Kamera mit elektronischer Auslenkung, die darauf abzielt, die Nutzerfreundlichkeit und die Behandlungsergebnisse in der minimal-invasiven Chirurgie zu verbessern. Diese Forschung adressiert Einschränkungen von traditionellen laparoskopischen Instrumenten, die häufig keine auslenkbaren Spitzen haben und auf komplizierte manuelle oder schwere motorisierte Steuerungen angewiesen sind.

Das Kamerasystem nutzt Aktoren aus Formgedächtnislegierung (FGL), die für ihre leichten und kostengünstigen Eigenschaften bekannt ist und möglicherweise eine vielseitige Aktorplattform für laparoskopische und endoskopische Werkzeuge bietet. Das Gerät wird über einen Joystick gesteuert, der eine intuitive Bewegung der Laparoskopspitze ermöglicht. Wichtige Ergebnisse der Arbeit umfassen:

• Auslenkwinkel von über 178° je Freiheitsgrad, ermöglicht durch ein laserstrukturiertes Nitinol-Gelenk.
• Detaillierte Untersuchung der SMA-Aktoren, die Einblicke in ihre Leistungsmerkmale und Betriebsstabilität unter verschiedenen Bedingungen bietet.
• Belastbarkeit, wobei jede Einheit über 1200 Auslenkzyklen oder etwa 4,4 Stunden Dauerbetrieb funktionierte.
• Betriebsfrequenzen von bis zu 0,5 Hz, die ein zuverlässiges Auslenkverhalten zulassen.

Diese Forschung stellt eine Zusammenarbeit zwischen Ärzten und Ingenieuren der TUD-Professur für Mikrosystemtechnik, des IPF Leibniz-Instituts für Polymerforschung Dresden, des Universitätsklinikums Dresden und des Else Kröner Fresenius Zentrums für Digitale Gesundheit dar. Das Projekt erhielt Unterstützung vom Else Kröner Fresenius Zentrum für Digitale Gesundheit, der Volkswagen-Stiftung und dem Freistaat Sachsen sowie vom Europäischen Sozialfonds.

Die Arbeit bietet Einblicke in die Verwendung von SMA-Aktorik, die zu effizienteren und benutzerfreundlicheren Instrumenten im Bereich der in chirurgischen Anwendungen führen könnte. Der vollständige Artikel ist unter https://doi.org/10.1038/s41598-025-95898-8 verfügbar.