maxon Story

最先進的外科機器人

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最新一代 da Vinci™S HD 達文西外科手術系統所採用的重要組件之一,是即使在極低速之下也能平穩運轉的高品質馬達。

如今,最新的外科手術多數採用美國直覺手術公司(Intuitive Surgical Inc,加州森尼韋爾)的 da Vinci™S HD 達文西外科手術系統,協助外科醫師執行微創手術。這套系統採用最先進的運動控制技術,即使在極低的速度之下,外科儀器的每個動作都能保持流暢穩定且極其精確,有如外科醫師老練的手部動作。直覺手術公司持續改良這套 da Vinci™S HD 達文西外科手術系統,堅持使用市場上最好的組件和控制系統,讓 da Vinci™S HD 達文西外科手術系統能夠繼續執行高度複雜的手術,拯救生命。每一套 da Vinci™S HD 達文西外科手術系統中均配備 39 顆 maxon 馬達。

高度精密的外科手術系統

外科手術系統本身僅需要三道 8~12 mm 寬的切口,以便將一顆鏡頭和兩根夾持手術儀器的機械臂伸入病患體內。只有機器人與手術助理會在病患身旁,而外科醫師可以坐在手術室的另一端,在系統控制臺上專心操作系統。實際手術的畫面和感覺都會以超高精度複製呈現在控制臺螢幕上。

da Vinci™S HD 達文西外科手術機器人的設計可以完美融入手術室中,為手術團隊提供理想支援,就像每一位參與手術者一樣各盡其責。整套系統包含三個組件:醫師控制臺、手術檯旁的儀器支架和影像處理模組。

醫師控制臺是 da Vinci™S HD 達文西外科手術系統的核心,透過控制臺,外科醫師可以完全掌握手術過程。在許多測試中皆證明,與其他利用影像傳輸的手術技術相比,這套系統更有效率。醫師最常遇到的挑戰就是必須以鏡像相反的方向移動,試想您必須用筷子綁鞋帶,當您將筷子向左移動時,筷子頂端卻會向右移動。這種與直覺動作方向正好相反的情形在傳統的腹腔鏡手術中最常見。從前的外科手術醫師必須不斷透過經驗來學習這種違反直覺的動作。

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若使用 da Vinci™S HD 達文西外科手術系統,醫師就能夠舒適的坐在控制臺前,透過前所未有的 3D 立體高解析度畫質影像顯示來觀察手術範圍並進行手術。此系統為全球第一架具備 3D 立體高解析畫質影像顯示的手術機器人。其顯示器的解析度為舊型的兩倍,畫面更清晰,更能呈現組織層和解剖結構的細節。InSite™ 視覺系統、高解析度 3D HD 內視鏡以及影像處理單元可以提供逼真的手術區域影像。系統利用協調器、高密度照明裝置和攝影機控制單元,對手術過程畫面進行強化精調和最佳化等處理。

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控制臺也供外科醫師使用主控器(用於複製手術動作的控制單元)來控制動作。醫師的手指抓著顯示螢幕下方的主控器,手腕則相對自己的雙眼位置自然放置。醫師的動作會無縫地轉化成精確的即時動作,並被傳遞至在病患體內執行工作的儀器。

外科手術醫師利用本身腕部、手部和手指的動作來控制夾持手術儀器的機械臂,和一般傳統手術沒有差別。目前有一系列的 EndoWrist™ 手術儀器可供系統使用。這些內視鏡儀器設計有七個運動自由度,可模仿人類手腕的靈活度。每個儀器都有專門手術用途,例如夾住定位、縫合和處理組織。

手術臺旁的儀器支架上有兩根機械臂和一根內視鏡臂,用來複製外科手術醫師的動作。此外還可以選擇再加裝第三根機械臂,讓外科手術醫師能夠使用額外的內視鏡儀器,再次提高外科術能力。腹腔鏡手術儀器可以直接在手術切口轉動,不需要以病患腹腔壁作為槓桿來施力。如此可使組織和神經的受損機率減至最低。在一旁支援的手術團隊成員裝上正確的手術儀器、準備將探頭插入病患體內,並且監督所使用的腹腔鏡手術臂和器械。

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決定選擇極為可靠 maxon 馬達

在將機器人外科手術器械放入病患身上用來進行手術的微小切口(8~10 mm)時,需要絕對精確的運動控制。每個機械臂的核心元件都是 maxon 研發製造的 DC 馬達

直覺手術公司的製造工程主管 Mike Prindiville 表示:「現今巿場上的種類選擇繁多,但 maxon 能一貫實現我們在品質與性能上的高要求,我們的產品有如此成功的表現,maxon 的確有很大的貢獻。」maxon 馬達提供給 da Vinci™S HD 達文西外科手術系統輸入和輸出信號。經由一連串的回饋控制,馬達和編碼器從外科手術醫師接收輸入信號。這些信號將由系統電子控制臺即時翻譯,之後再轉換成輸出信號傳遞至機械臂裡的馬達。機械臂會相應地經由系統電子控制臺將施力回傳至外科手術醫師的手上。

「現今巿場上的種類選擇繁多,但 maxon 能一貫實現我們在品質與性能上的高要求,我們的產品有如此成功的表現,maxon 的確有很大的貢獻」

直覺手術公司的工程師已為機器人設計採用了 30 顆以上的 maxon 馬達,包括 RE 25 馬達,有或無編碼器回饋裝置;RE 13 馬達搭配 GP 13 系列行星式減速機以及 13 mm 磁性編碼器;另外還有搭配第三方編碼器的 RE 35 馬達。

maxon 馬達採用稀土磁鐵定子和無鐵心轉子設計,因此不會有因磁性引發的齒槽效應。尤其在慢速運轉之下,更能顯示出其優於傳統馬達之處。馬達也提供優異的功率密度,且旋轉極為順暢,這兩樣特點對於直覺手術公司的應用不可或缺。

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外科醫師控制臺裡的馬達稱為主控器,以區別其雙重功能。至於從動驅動模組則安裝在機械臂裡,具有同樣的精確度,也可以反向驅動,如此一來手術助理才能將末端執行器移動至所需位置。馬達的低滯後性也顯現在儀器頂端。

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直覺、廣大動作範圍、最先進技術

da Vinci™S HD 達文西外科手術系統只作為商用科技供應,提供外科手術醫師直覺化的控制、廣大動作範圍、精細的組織操作能力,以及外科手術的 3D 視覺化,同時也讓醫師能夠利用極小的切口來進行微創手術。最新的馬達和組件技術使得這類系統能夠順利進入市場。

da Vinci™S HD 達文西外科手術系統的技術基礎是由 SRI(前身為史丹佛研究院)所開發的電腦輔助外科手術技術。直覺手術公司後來與 IBM、麻省理工學院和 Heartport, Inc. 公司合作,進一步開發出 da Vinci™S HD 達文西外科手術系統。美國食品藥物管理局(FDA)已核准這套外科手術系統可用於例如膀胱和結腸手術等腹腔外科手術、非心血管(心臟除外)的胸腔外科手術以及前列腺外科手術。在歐洲,da Vinci™S HD 達文西外科手術系統已被應用於心臟繞道手術。

直覺手術公司製造工程主管 Mike Prindiville 表示:「每一天,有著超過一萬顆 maxon 馬達可靠的協助,我們能夠提供全世界的病患、外科醫師以及醫院安全的醫療技術。高度可靠、低摩擦以及運行壽命長——maxon 馬達一再證明了它們無可匹敵的絕佳品質。每一套 da Vinci™S HD 達文西外科手術系統都經過嚴格的測試,包括摩擦、齒隙、合規設定,此外,還有大範圍的感測回饋監視系統。」

作者: maxon France

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