Styreenhet til trefunksjons hjertekateter

Abstract

Våren 2015 ble det opprettet et samarbeid mellom intervensjonsavdelingen ved Rikshospitalet og Norges miljø og biovitenskapelige universitet gjennom masteroppgaven til Martine Sletmoen og Øyvind Hodneland. Målet med oppgaven var å se på muligheten for å forbedre dagens eksisterende hjertekateter. Samarbeidet er opprettholdt gjennom flere masteroppgaver på temaet der målet er å produsere et modernisert og forbedret trefunksjons hjertekateter. Martine Sletmoen og Øyvind Hodneland fokuserte i sin gradsoppgave på nøyaktig posisjonering av kateter i det kardiovaskulære systemet og Dharun Sehjpal og Khaled Alamoudi jobbet sammen om å utvikle en 5:1 skala prototype av kateterslangen. I alle de tre oppgavene ble det konkludert med at slangen ville kreve en god styreenhet for å gi brukeren bedre kontroll over distalendens bevegelser, samt sikre pasienten med en nøyaktig posisjonsmarkør. Hovedmålet med denne gradsoppgaven har vært å utrede og utvikle en tilnærmet fullskala mekanisk funksjonsmodell av styreenhet til trefunksjons hjertekateter. En rekke konsepter for hovedform og produktfunksjoner ble diskutert og vurdert ved hjelp av seleksjonsmatriser. Funksjonsmekanismene ble valgt på bakgrunn av de resulterende distalfunksjonene fra tidligere gradsoppgaver, og deretter videreutviklet. Etter seleksjonsprosessen ble de mest aktuelle hovedformene testet fysisk gjennom modellering med trolldeig. Den fysiske testen viste seg å samsvare med den teoretiske seleksjonen og konklusjonen falt på fylt U-profil. Gjennom den fysiske testen ble det også konkludert med at styreenheten burde være høyest under håndflaten og lavest under fingertuppene for å oppnå en naturlig og avslappet posisjon for hånden. Under den fysiske testen ble det bestemt rekkefølge på produktfunksjonene. Rekkefølgen fra brukers perspektiv fra venstre mot høyre; rotasjon, defleksjon og forlengelse. På denne måten er rotasjon og defleksjon tilgjengelige samtidig og kan styres med to fingre. Forlengelsen er kun for justering og trenger derfor ikke være like tilgjengelig. Under utvikling av funksjonsmodellen stod Gulliksen for 3D-modellering av styreenhetens skall og produktfunksjonene, samt kontinuerlig oppdatering og formatering av rapporten. Lindberg hadde ansvaret for produktmekanismene, fysisk konstruksjon av styreenheten og klargjøring av filer for 3D-printing. Utviklingsprosessen resulterte i en funksjonsmodell av en styreenhet tiltrefunksjons hjertekateter. Styreenheten utfører et mekanisk arbeid på vaiere som styrer de tre funksjonene i kateterets distalende. En enkel ergonomitest ble utført som avslutning på prosjektet. Resultatene fra testingen og erfaringer fra utviklingsprosessen utgjør konklusjonen og en rekke anbefalinger for videre arbeid i utviklingen av styreenheten til et trefunksjons hjertekateter. Funksjonsmodellen er den første prototypen i en tenkt utvikling og er kun ment for testing av ergonomisk utforming og design. Det er derfor ikke tatt hensyn til medisinske standarder i valg av materialer. Det er heller ikke gjort noen kostnadsvurderinger.

In the spring of 2015 through the mater thesis of Martine Sletmoen and Øyvind Hodneland, a first initiative between the intervention center at Rikshopitalet and NMBU was established. The main objective of their thesis was to identify and examine the possibilities for a precise positioning of catheters in the cardiovascular system. The initiative has been maintained through several master theses regarding the subject of heart catheter where the objective is to develop a modernized and improved heart catheter with three functions. In their thesis, Martine Sletmoen and Øyvind Hodneland focused in their thesis on precise positioning, and Dharun Sehjpal and Khaled Alamoudi worked together on developing a 5:1 scaled prototype of the catheter tube. In all three theses, the discussion concluded with a need for a good control unit to ensure the user control of the movements in the distal end and assure the safety of the patient through a precise positioning. The main objective for this master thesis has been to study and develop an approximate full scale mechanical prototype of a heart catheter with three functions. Several design concepts for both shape and product-function design was discussed and evaluated through selection matrixes. The function-mechanisms were selected based on the resulting distal functions from former theses and then further developed. After the selection process, the most relevant shapes were tested through the use of modeling playdough. The physical test corresponded with the theoretical test selection and confirmed the conclusions in favour of the filled U-form. Through the physical test it was also concluded that the control unit should be higher beneath the hand palm and lower beneath th fingertips to achieve a natural and relaxed position for the hand. During the physical test the decition of the order for the product-functions were made. The final conclusion gave the following order of the product-functions in users perspective from left to right; rotation, deflection and elongation. This way the rotation and deflection will be available simultaneously and can be controlled with two fingers. The elongation function is solely for adjustment and hence does not need to be as accessible. Through the development process of the prototype Gulliksen was responsible for the 3Dmodelling of the shell and the product-functions for the control unit together with formatting the report. Lindberg was responsible for the development and 3D-modelling of the product mechanisms and the physical assembly of the control unit. The development process resulted in a prototype of a control unit for heart catheter with three functions. The control unit operates mechanical work on wires that control three functions in the distal end of the catheter. At the end of the process the prototype was tested with a simple ergonomic test. The testresults and experience gained through this process makes up the conslusion and several recommendations for further work on developing a control unit for heart catheter with three functions. The prototype developed in this master thesis is the very first in a possible development process and is created solely to test ergonomic shapes and design. Because of this, medical standards regarding choice of material has not been considered. Nor has any cost estimations been carried out.