Shape-sensing by self-sensing of shape memory alloy instruments for minimal invasive surgery

Abstract: Shape memory alloy-based flexible instruments have potential for enhancing the safety in minimally invasive surgery compared to passive rigid devices. We developed a data-driven polynomial model to estimate deflection of a 2D bending actuator using electrical resistance. The model accurately predicts deflections (mean error <3.6 mm), but force sensing augmentation is required for unknown load cases. The model is specific to the tested actuator geometry, and future research should investigate multiple actuators and explore nonlinear modeling approaches.
Flexible Instrumente aus Formgedächtnislegierungen können in der minimalinvasiven Chirurgie eingesetzt werden, um die Sicherheit des Eingriffes im Vergleich zu starren unbeweglichen Instrumenten zu erhöhen. Mit einem datengetriebenen Polynommodell kann die Formveränderung eines 2D-Biegeaktors mithilfe des elektrischen Widerstandes geschätzt werden. Die Bestimmung der Biegung mit einem mittleren Fehler von <3.6 mm war damit möglich. Für unbekannte Lastfälle ist jedoch eine zusätzliche Kraftmessung erforderlich. Zukünftige Arbeiten sollten die Generalisierung hinsichtlich verschiedener Aktuatoren und nichtlineare Modellierungsansätze untersuchen.

Object Details

• Alternative title: Inherente Formerkennung von Formgedächtnis Instrumenten für die minimalinvasive Chirurgie
• Location: Deutsche Nationalbibliothek Frankfurt am Main
• Extent: Online-Ressource
• Language: Englisch

References and Relationships

• Bibliographic citation: Shape-sensing by self-sensing of shape memory alloy instruments for minimal invasive surgery ; volume:71 ; number:7 ; year:2023 ; pages:554-561 ; extent:8 ; Automatisierungstechnik ; 71, Heft 7 (2023), 554-561 (gesamt 8)

Contributors, Places and Time

• Creator: Fischer, Nikola ; Knapp, Johannes ; Mathis-Ullrich, Franziska

Further information

• DOI: 10.1515/auto-2023-0058
• URN: urn:nbn:de:101:1-2023071714022880547258
• Rights: Open Access; Der Zugriff auf das Objekt ist unbeschränkt möglich.
• Last update: 14.08.2025, 10:44 AM CEST