Opbouwen van een open-source Robotic Stereotaxische Instrument

Het algemene doel van deze procedure is om de toegankelijkheid en flexibiliteit van robotische neurochirurgie bij knaagdieren uit te breiden door onderzoekers plannen te bieden om een flexibel, goedkoop en open source robotisch stereotaxisch instrument te bouwen, evenals de software die nodig is om operaties te ontwerpen en te delen. Dit wordt bereikt door eerst een computer numeriek bestuurd stereotaxisch instrument te maken en samen te stellen. De tweede stap is om de schaalverhouding van de stereo-aanvallen te bepalen.

Door de stereotaxische afstand per motorafstand te meten, wordt automatisch een gereedschapspad gegenereerd vanuit schedelcoördinaten en wordt deze geëxporteerd naar G-code. De laatste stap is om de operaties te testen met schedels van de dierensoort. De operatie die ontworpen is, moet worden aangepast volgens de resultaten van de test.

Uiteindelijk kan het stereotaxische instrument worden gebruikt om snel live neurochirurgie bij knaagdieren uit te voeren en te delen. Huidige toepassingen omvatten maar zijn niet beperkt tot craniotomieën, dunne schedel, ramen en elektroden of canules. Het verlagen van robotische chirurgische instrumenten kan de nauwkeurigheid en reproduceerbaarheid van neurochirurgie bij knaagdieren verhogen.

Commerciële modellen kunnen echter te duur zijn. Het volgende protocol biedt plannen om een bestaande stereo-aanval te upgraden naar een gemotoriseerde stereo-aanval. G-code die wordt gebruikt om de motoren te besturen, is open source en kan worden aangepast om aan de zeer specifieke behoeften van chirurgen te voldoen.

De meegeleverde MATLAB-scripts helpen vroege gebruikers om operaties automatisch te genereren met behulp van eenvoudige punt-en-klikmenu's. Hoewel er momenteel slechts enkele gegenereerde operaties worden ondersteund, kan de robot de meeste neurochirurgietechnieken uitvoeren die in diermodellen worden gebruikt. Robotische operaties hebben veel voordelen, zoals het elimineren van variabelen op bepaalde momenten.

In de afgelopen 30 jaar heeft mijn lab periodes van lage overlevingspercentages in onze overlevingsoperaties doorstaan. Dit zijn frustrerende periodes vanwege het aantal variabelen dat een voor een moet worden geëlimineerd. Robotische chirurgie zou sommige van die variabelen elimineren en ons probleemoplossingsproces vereenvoudigen.

In het algemeen bevordert het meer consistente operaties en snellere hersteltijden en minder sterfgevallen bij dieren. Begin deze procedure door de bipolaire stappenmotoren te verbinden met de connectoren die bij de bestuurderskaart worden geleverd. Verbind de groene draad met een plus, de zwarte draad met A min, de rode draad met B plus en de blauwe draad met B min.

Schuif vervolgens de koppelingen over de stappenmotoren en zorg ervoor dat de montagegaten zijn uitgelijnd. Bevestig ze vervolgens met behulp van de 1220 millimeter M drie-gat kopschroeven en zorg ervoor dat de koppelingen stevig aan de motoren zijn bevestigd.

Merk op dat de 3D-modellen voor de koppelingen en de halsband geen draad bevatten. De gaten die zijn gelabeld met een draadmaat moeten worden getapt nadat ze zijn vervaardigd. Verwijder vervolgens de stiftschroeven uit de duimgrepen op alle drie de assen van het stereotaxische instrument met behulp van een kleine zeskantsleutel.

De duimgrepen zijn geschroefd, dus draai ze tegen de klok in om ze te verwijderen terwijl de PTFE-ringen op de armen op hun plaats blijven. Schroef vervolgens het schroefdraad van de halsbanden op de schroefdraad van de armen van het stereotaxische instrument en zorg ervoor dat er geen opening is tussen de kleuren en de P-T-F-E-O-ringen. Dit garandeert dat de coördinaten worden gehandhaafd wanneer de robot van richting verandert.

Vervolgens bevestigt u de halsbanden aan de schroefdraad van de stereotaxische armen met behulp van drie kwart inch NF 10 32 koppunt zeskantsleutels. Schuif elke motor en koppeling over de halsbanden en stereotaxische armen. Zorg ervoor dat de motoren vlak met de armen zitten en dat de stiftschroeven op de halsbanden overeenkomen met het platte gedeelte van de motorassen.

Bevestig vervolgens de koppelingen aan de stereotypen met behulp van de montagegaten en zes halve inch NF 10 32 koppunt zeskantsleutels. Bevestig vervolgens de halsbanden aan de motorassen met behulp van drie kwart inch NF 10 32 zeskantsleutels. Bereid nu de CNC-bestuurderskaart voor door elk van de drie stappenregelaars in te stellen op half-stappen, wat voor elk van de drie stappenregelaars een dubbele stappenresolutie mogelijk maakt. Draai pin een naar de aan-positie, pin twee naar de uit-positie, pin drie naar de aan-positie, pin vier naar de uit-positie, pin vijf naar de aan-positie en pin zes naar de uit-positie.

Sluit de x, y en Z-motoren aan op de stappenmotordriver samen met de 12 volt voeding. Bevestig vervolgens de stappendriver aan een computer seriële poort met behulp van een DB 25 kabel. Open nu de CNC-freessoftware om te beginnen met de configuratie voor de communicatie van de stappenmotoren.

Houd er rekening mee dat de volgende instructies alleen bedoeld zijn voor gebruik met een TB 6 5 6 0 stappenmotordriver. Klik op config, vervolgens poorten en uitvoersignaal. Vul de prompt in en klik op toepassen.

Klik vervolgens op config, poorten en pinnen en invoersignaal. Vul de prompt in en klik op toepassen. Klik vervolgens op config.

Vervolgens poorten en pinnen en motoruitgangen. Vul de prompt in en klik op toepassen. Klik daarna op config en motorafstemming.

Vul de prompt in en klik op asinstellingen opslaan en herhaal deze stappen voor alle drie de AE's met dezelfde waarden. Kalibreer vervolgens de stereotypen naar de schaal van de CNC-software door de snelheid van de motor in te stellen op een inch per minuut en de Z-as van het stereotaxische instrument met pagina omhoog en pagina omlaag tot de dichtstbijzijnde millimeter te verplaatsen, de Z-as te resetten en het stereotaxische instrument een millimeter te verplaatsen. De afgelegde afstand op de Z-as in Mach drie is de schaalverhouding.

Nadat u willekeurige tests van alle drie de assen hebt uitgevoerd door ze te programmeren om enkele bekende afstanden af te leggen om ervoor te zorgen dat