Câble en tungstène pour robots chirurgicaux : un exercice de R&D complexe et prolongé

4 août 2023 Par Contenu sponsorisé Laisser un commentaire

Par Scott Dailey et Connor Chiuchiolo

La robotique chirurgicale est un domaine si explosif de la science de la chirurgie mini-invasive que même les gens ordinaires savent qu'elle devient rapidement un pilier des soins de santé. En fait, des personnes n’ayant aucune formation en médecine, ni l’expertise en fabrication nécessaire pour produire ces machines étonnantes, subiront à un moment donné une intervention chirurgicale à l’aide d’un robot chirurgical. Le fait que la robotique chirurgicale se normalise et constitue aujourd'hui une approche parfaitement acceptable pour réaliser des interventions chirurgicales ambulatoires signifie l'avènement de promesses telles que des séjours hospitaliers plus courts, moins de complications après l'hôpital et, mieux encore, une restauration plus rapide de la qualité de vie.

Et en tant qu'instruments conçus pour simuler parfaitement les membres du chirurgien, les médecins eux-mêmes bénéficient d'un risque moindre de fatigue lors de manœuvres d'agilité sur des périodes prolongées. Ajoutez à cela la possibilité pour un robot chirurgical d'atteindre des espaces plus petits et plus restreints, dans des cavités plus étroites, et on comprend pourquoi il y a tant d'enthousiasme et d'optimisme autour du déploiement de robots chirurgicaux dans les réseaux de soins de santé du monde entier.

Mais pour toutes ces raisons, et bien d’autres encore, un robot chirurgical ne peut échouer sur le terrain, quelle que soit sa taille, quelles que soient les circonstances et la durée.

Par la suite, les fabricants de câbles mécaniques miniatures en tungstène aidant à imiter les mouvements du chirurgien impliquent des milliers d'heures de collaboration avec les fabricants de robots chirurgicaux pour garantir qu'un tel actionnement de mouvement atteint un facteur de sécurité critique qui dépasse de loin les exigences de l'environnement conçu.

Câble mécanique en tungstène 8×19 0,018” Ø avec un raccord hypotube à l'extrémité.

Câble en tungstène : résistance supérieure, empreinte ultrafine

Si un robot chirurgical utilise un câble mécanique pour obtenir le tangage et le lacet dans ses extrémités, les câbles mécaniques de ce robot sont alors construits en acier inoxydable ou en tungstène. Parmi les deux matériaux de câble, le tungstène est devenu tout récemment le matériau préféré pour la fabrication de ces câbles. Alors que l'acier inoxydable jouit depuis des décennies d'une excellente réputation en tant que matériau de câble idéal, aux côtés d'une myriade d'instruments chirurgicaux sophistiqués, la malléabilité du tungstène, combinée à ses capacités de charge et de cycle supérieures, en a fait le matériau de câble mécanique préféré parmi les fabricants de robots chirurgicaux.

Les diamètres des câbles mécaniques en tungstène simulant les bras, les mains et les doigts d'un chirurgien varient d'une application à l'autre. Mais les câbles à l'intérieur de ces espaces restreints, petits et encombrés sont potentiellement aussi petits que 0,016" de diamètre, soit la même épaisseur que quatre feuilles empilées de papier de bureau 8,5×11 de type jardin.

Plus étonnant encore est le diamètre des monofilaments utilisés pour toronner ces câbles mécaniques complexes en tungstène (ou en acier inoxydable). Carl Stahl Sava Industries propose par exemple des câbles en tungstène toronnés à partir de fils aussi petits que 0,0007″ de diamètre, ce qui fait que les monofilaments ont 70 % de la taille d'un seul cheveu humain (~0,001″ de diamètre).

L'obtention du facteur de sécurité requis, tout en conservant un facteur de forme aussi réduit, permet à ces câbles mécaniques en tungstène de se frayer un chemin sur des poulies d'environ le diamètre d'une résistance traversante.

Câble mécanique en tungstène 8×19 0,018” Ø avec un raccord hypotube au centre.

La répétabilité de tolérances extrêmement strictes

La précision avec laquelle les ensembles de câbles mécaniques en tungstène exécutent les mouvements du chirurgien nécessite que les raccords appliqués aux câbles répondent également à un facteur de sécurité rigide. Après tout, le robot chirurgical effectue une intervention chirurgicale mini-invasive sur un être humain ; il est donc clair que la marge d’erreur est nulle.

Ainsi, les tolérances que les raccords du câble doivent respecter contribuent encore davantage à l'élégance de ces câbles fascinants, petits mais herculéens.