Change search
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link
Design setup for haptic devices for surgery applications
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Machine Design (Dept.).
2016 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Design av haptisk platform för medicinska kirurgi-simulatorer (Swedish)
Abstract [en]

In a way to help doctors and medical students train on performing difficult surgeries before entering the stressful operating room, DevinSense is developing a generic hardware platform for medical simulation. The system is used together with specific simulation software derived from real patient data and optimized towards the user specifications. The hardware platform will enable training for the operator to develop basic surgical skills effectively without the risk of losing the patients and avoiding the hospital daily contrails.

The trainee on the simulator sees the scene displayed in real 3D-stereoscopic mode through a semi-transparent mirror and controls the surgery tools with a 6-DOF force feedback device. Thus, the simulated procedure becomes nearly identical to the real surgery.

This project aims to develop a conceptual hardware platform for the medical simulator. The proposed solution should be height adjustable to different users. It must also include additional ergonomic functions such as mobility and suitable for use within the working environment. Accordingly, two conceptual prototypes are manufactured and evaluated. The first conceptual prototype is developed to check if the setup provides a good experience for the users, and to dimension the size of the components and to determine their location to set targets for the second prototype. The resulting product of the second prototype is one leg-lifting column with aluminum profile mounted on the top of it. The semi-transparent mirror, secondary monitor, haptic device and additional components are mounted on the setup to deliver the desired functions.

The mechanical development is done using Autodesk Inventor. ANSYS is used to simulate the setups’ stresses and vibrational response to ensure that the system will perform optimally. MATLAB is used for mathematical modeling.

The test results of the second prototype were promising where the height can be adjusted for users between 155 cm and 200 cm. Furthermore, the prototype provides stable and stiff design while operating on the simulator as well as transporting it.

Abstract [sv]

För att hjälpa läkare och läkarstudenter att träna på att utföra svåra operationer, utvecklar DevinSense en generisk hårdvaruplattform för medicinska kirurgi-simulatorer. Systemet används för specifika simuleringsprogram som kommer ifrån verkliga patientdata och är optimerad med avseende på användarens specifikation. Hårdvaruplattformen möjliggör utbildning för operatören att utveckla grundläggande kirurgiska färdigheter effektivt utan risk för patienterna.

Den som utbildas på simulatorn ser operationssimuleringen som en verkligt 3D-stereoskopisk bild genom en halvgenomskinlig spegel och styr kirurgiverktyget med en 6-DOF haptisk-enhet. Simuleringen kommer att kännas som en riktig operation.

Syftet med projektet är att utveckla en prototyp av en haptisk plattform för en medicinsk simulator. Prototypen bör vara justerbar i höjdled för att passa olika användare. Den måste också innefatta ytterligare ergonomiska funktioner som till exempel att vara lätt att transportera. Följaktligen har två prototyper tillverkats och utvärderats. Den första prototypen utvecklades för att kontrollera om den ger en bra upplevelse för användaren, för att dimensionera komponenterna och för att bestämma deras platser. Detta för att sätta upp mål för den slutgiltiga prototypen. Den slutgiltiga prototypen har en linjärenhet som är monterad på en bottenplatta och en aluminiumprofil som är monterad ovanpå linjärenheten. Den halvgenomskinliga spegeln, sekundära bildskärmen, haptiska enheten och ytterligare funktionsenheter har även monterats på aluminiumprofilen.

Autodesk Inventor användes för att designa prototypen. ANSYS användes för att analysera spänningar och vibrationsbeteende hos prototypen för att säkerställa att systemet kommer att fungera tillfredställande. MATLAB användes för matematisk modellering.

Testresultaten för den andra prototypen blev lovande. Höjden kan justeras för användaren, som är mellan 155 och 200 cm lång, den är stabil när användaren använder haptikenheten och den är även stabil när användaren ska förflytta prototypen till ett annat rum.

Place, publisher, year, edition, pages
2016. , 105 p.
Series
, MMK 2016:83 MKN 161
Keyword [en]
Medical Simulator, haptic device, Setup, hardware platform, surgery
Keyword [sv]
Medicinsk simulator, hatiska enheter, setup, kirurgi
National Category
Mechanical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-192188OAI: oai:DiVA.org:kth-192188DiVA: diva2:958432
Supervisors
Examiners
Available from: 2016-09-07 Created: 2016-09-07 Last updated: 2016-09-08Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(9350 kB)11 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 9350 kBChecksum SHA-512
382c410b178995eca44da42e3ab7ddf14a121e71fc52aa1e7c4dfed2bf7c0e69e298a8aaa341d397bce807d579f8fd2eba116c67974fc5c5dbc69216c73caa71
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Machine Design (Dept.)
Mechanical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 11 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

Total: 41 hits
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link