Controllo robotizzato di una guaina orientabile per la fenestrazione in situ di un endogramma aortico addominale

The main purpose of this thesis is to analyze the feasibility for in situ fenestration of an abdominal aortic endoprosthesis in relation to the placement of a steerable guided sheath, controlled by a robot. This sperimental project introduces the concepts re- lated to the EVAR procedure (Endovascular Aneurysm Repair) and its application in the treatment of renal aneurysms, as well as the concepts associated with robotic control, such as kinematics, path planning, and dynamic modeling. Furthermore, the thesis describes the tools available for the virtualization process, with a detailed explanation of the ones used, and the issues founded during the configuration of the environment and the different solutions used to solve them. Then, a different section deals with the practical implementation, including direct and inverse kinematics algorithms, as well as path planning methodologies and the dynamic model of the system, with proper implementation in Python language. To realize this project, it was necessary to use an industrial six-degree-of-freedom ma- nipulator called UR5. The last section presents the results obtained and also a comparison between the real and virtual operation. Finally, there are illustrated the images of the 3D simulation showing the correct implementation of the operation and algorithms, taking in consideration the as- sumptions and simplifications adopted. In conclusion, the thesis shows an analysis of the possible future directions.

L’obiettivo principale di questa tesi è analizzare la fattibilità per la fenestrazione in situ di un endoprotesi addominale aortica dato il posizionamento di uno steer- able sheath guidato, controllato da un robot. Questo progetto di ricerca introduce i concetti legati alla procedura EVAR (Endovascular Aneurysm Repair) e alla sua applicazione nel trattamento degli aneurismi renali, nonché i concetti associati al controllo robotico, come la cinematica, la pianificazione del percorso e il modello dinamico. In seguito, verranno presentati gli strumenti disponibili per il processo di virtualiz- zazione con una descrizione dettagliata di quelli utilizzati. Saranno inoltre illustrati i principali ostacoli riscontrati durante la configurazione dell’ambiente e le relative soluzioni adottate. Successivamente, sarà descritta l’implementazione pratica, che comprenderà gli al- goritmi di cinematica diretta e inversa, oltre che le metodologie di pianificazione del percorso e al modello dinamico del sistema, con una corretta implementazione in linguaggio Python. Per realizzare questo progetto, si è utilizzato un manipolatore industriale a sei gradi di libertà chiamato UR5. Infine, saranno forniti dettagli sui risultati ottenuti e verrà effettuato un confronto tra l’operazione reale e quella virtuale. Saranno mostrate immagini della simulazione 3D che dimostrano l’implementazione corretta dell’operazione e degli algoritmi, tenendo conto delle premesse e delle semplificazioni adottate. Infine, sarà condotta un’analisi sulle possibili direzioni future di sviluppo del pro- getto.