Dzięki oprogramowaniu SOLIDWORKS firma MAKO stworzyła pierwsze
zrobotyzowane ramię do chirurgii ortopedycznej dopuszczone do
użytku przez Amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków.
Wyzwanie:
Stworzenie systemu robotycznego ramienia do interaktywnych zabiegów ortopedycznych, który
wspomagałby chirurgów w jednoprzedziałowej endoprotezoplastyce stawu kolanowego.
Rozwiązanie:
Wdrożenie rozwiązania SOLIDWORKS do projektowania i symulacji ułatwiającego
przygotowanie i dopracowanie projektów interaktywnego systemu z ramieniem robotycznym
do chirurgicznych operacji ortopedycznych.
Korzyści:
• Skrócenie cyklu opracowywania projektów
• Obniżenie kosztów tworzenia prototypów
• Zwiększenie dostępności operacji kolana
• Możliwość fotorealistycznego renderowania
Osoby cierpiące na poważny ból kolana spowodowany chorobą zwyrodnieniową stawów mogą skorzystać
z dwóch procedur leczenia chirurgicznego — wymiany stawu kolanowego lub wszczepienia
jednoprzedziałowej endoprotezy pierwotnej stawu kolanowego. W wielu przypadkach preferuje się tę drugą
metodę, ponieważ jest ona mniej inwazyjna, ale do tej pory wymagała doskonale wyszkolonego i wysoce
precyzyjnego chirurga — a wiele osób cierpiących na tę przypadłość nie ma dostępu do takich specjalistów.
Firma MAKO Surgical Corp. została założona w listopadzie 2004 roku i prowadzi prace nad rozwojem
technologii chirurgicznych i precyzyjnych, które pomagają chirurgom
or topedom w wykonywaniu operacji wszczepienia jednoprzedziałowej endoprotezy pierwotnej stawu
kolanowego, zwanej też MAKOplasty®, z zachowaniem powtarzalnego poziomu precyzji, w celu zwiększenia
dostępności tej procedury wśród pacjentów. W porównaniu z operacją całkowitej wymiany stawu kolanowego,
operacja wszczepienia jednoprzedziałowej endoprotezy pierwotnej stawu kolanowego umożliwia zachowanie
części kości i tkanki pacjentów cierpiących na chorobę zwyrodnieniową stawów we wczesnym i
średnio zaawansowanym stadium. Operacja ta jest jednak technicznie trudna, a gdy jest wykonywana ręcznie,
jej efekty są trudne do przewidzenia.
System robotycznych ramion MAKO — pierwsze zrobotyzowane ramię do chirurgii ortopedycznej dopuszczone do
użytku przez Amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków (FDA) — wspomaga chirurgów w operacjach wygładzania
wewnętrznego lub przedniego przedziału kolana, bądź obu przedziałów, dostosowując je do obrysu implantu.
Interaktywny system RIO® do chirurgii ortopedycznej z ramieniem robotycznym zapewnia chirurgom funkcję
wizualizacji 3D, która zwiększa precyzję operacji i ułatwia optymalne umieszczenie implantów
RESTORIS® produkowanych przez firmę.
Według Rony’ego Abovitza, wiceprezesa i głównego stratega w firmie MAKO, rozwój systemu robotycznego
ramienia usprawniającego tę skomplikowaną procedurę wymagał zastosowania nowoczesnych narzędzi
do symulacji i projektowania 3D. „Zanim powstała firma MAKO, tylko nieliczni chirurdzy na świecie
potrafili uzyskać powtarzalne wyniki operacji częściowego wszczepienia jednoprzedziałowej
endoprotezy pierwotnej stawu kolanowego” — wyjaśnia Rony Abovitz.
„Rozpoczęliśmy prace nad komputerowym, robotycznym systemem, który mógłby ustandaryzować tę
technikę chirurgiczną i umożliwiłby wykonywanie operacji większej liczbie chirurgów,
ze znacznie większą precyzją. Potrzebowaliśmy platformy do projektowania 3D,
która pozwoliłaby nam tworzyć i wizualizować koncepcje projektów
systemów robotycznych, a także lepiej objaśniać nasze pomysły chirurgom”.
Firma MAKO wybrała oprogramowanie do projektowania SOLIDWORKS®, ponieważ jest ono łatwe w obsłudze
i zawiera zaawansowane narzędzia do tworzenia skomplikowanych powierzchni oraz wszechstronne funkcje
do obsługi dużych złożeń i symulacji ruchu. Firma ma wiele licencji na oprogramowanie SOLIDWORKS;
docenia też szkolenia i wsparcie zapewniane przez lokalnego dystrybutora produktów SOLIDWORKS,
firmę The SolidExperts.
WIZUALIZOWANIE INNOWACYJNYCH PROCEDUR CHIRURGICZNYCH
Firma MAKO wykorzystuje oprogramowanie SOLIDWORKS do opracowywania poszczególnych elementów systemu:
od firmowego projektu robotycznego ramienia sterowanego przewodowo, który zapewnia interakcyjność
przypominającą precyzyjną pracę chirurga, po nowoczesne implanty oraz narzędzia chirurgiczne.
Według Rony’ego Abovitza narzędzia SOLIDWORKS do wizualizacji 3D pozwoliły firmie MAKO szybko
przeanalizować i dopracować koncepcje projektowe, jednocześnie skracając czas opracowywania
produktów i obniżając koszty tworzenia prototypów. „Narzędzia SOLIDWORKS okazały się niezastąpione” —
podkreśla Rony Abovitz. „Projekt RIO® był wyjątkowo dużym wyzwaniem. Możliwość wirtualnego
modelowania obiektów do prowadzenia dotykowego i wizualizacji złożonych powierzchni była niezmiernie
ważna dla końcowego sukcesu. Dzięki rozwiązaniom SOLIDWORKS mogliśmy wykonać wszystkie te zadania,
oszczędzając czas i pieniądze”.
PRECYZJA POMAGAJĄCA W OPERACJACH CHIRURGICZNYCH
Dziś już ponad 50 chirurgów w Stanach Zjednoczonych przeprowadza operację MAKOplasty®,
a liczba ta wciąż rośnie. Tworzenie systemów robotycznych ramion dla chirurgów wymaga
wysokiej precyzji technologicznej, a także dużego zaufania. Inżynierowie z firmy MAKO
wykorzystali oprogramowanie SOLIDWORKS Simulation do przeprowadzenia badań kinematycznych
i biomechanicznych w celu zweryfikowania oraz dopracowania projektu. Z kolei do szybkiego
przygotowania prototypów użyli drukarki 3D. „Rozwiązania SOLIDWORKS pozwoliły nam perfekcyjnie
dopracować projekt, dzięki czemu uzyskaliśmy precyzję niezbędną chirurgom do wszczepiania
jednoprzedziałowych endoprotez pierwotnych stawu kolanowego” — zauważa Rony Abovitz.
OGROMNE MOŻLIWOŚCI W ZAKRESIE KONFIGURACJI I WYRAZISTOŚĆ RENDEROWAŃ
Firma MAKO wykorzystała bogate możliwości konfiguracyjne oprogramowania SOLIDWORKS do wprowadzenia
dużej liczby wzorów anatomicznych pacjentów podczas prac nad geometrią implantów. W procesie przygotowano
osiem różnych konfiguracji rozmiarów implantów systemu RESTORIS® MCK, z wykorzystaniem kształtów ponad
100 anonimowych skanów tomograficznych kolan. Każda konfiguracja zawiera pond 300 parametrów z tabeli
konfiguracji oprogramowania SOLIDWORKS. Indywidualna kontrola nad wieloma różnymi parametrami pozwala
nam tworzyć wyjątkowo dokładne modele implantów anatomicznych, dzięki którym chirurdzy mogą optymalnie
dopasować kształt implantów do geometrii kolana pacjenta. Firma używa też narzędzi PhotoWorks™
do fotorealistycznego renderowania działania systemu. „Możliwość tworzenia fotorealistycznych renderowań
jest dla nas bardzo ważna” — podkreśla Rony Abovitz. „Dzięki niej zyskujemy znaczną przewagę pod względem
koncepcyjnym i łatwiej zdobywamy zainteresowanie chirurgów”.
Skontaktuj się z nami aby uzyskać wersję demo SOLIDWORKS.
źródło: SolidWorks Case Study.