Un simulador se usa como banco de pruebas para robots quirúrgicos

Redacción. Málaga
Investigadores de la Universidad de Málaga (UMA) han diseñado un simulador de robots quirúrgicos que recrea las condiciones del cirujano en la operación y sirve de plataforma de ensayo para fabricar futura maquinaria de esta índole.

Según ha informado la Fundación Descubre, el sistema consiste en un brazo articulado al que se programan diferentes combinaciones en articulaciones o sensores. De esta forma, se convierte en un banco de pruebas para elegir las características más adecuadas de cada operación quirúrgica antes de materializar un prototipo robótico real.

Jesús Manuel Gómez.

Según han precisado los expertos, el diseño de instrumentos quirúrgicos para la cirugía de mínima invasión asistida por robot se enfrenta a “varios obstáculos”, debido a las limitaciones sobre el número y tipo de sensores, ya que inciden en las dimensiones del producto final.

“Cantidad no es sinónimo de más efectividad. Cada sensor implica más tamaño y coste. Por tanto, suponen un criterio de optimización muy importante a la hora de diseñar un robot. De ahí que haya que acometer estudios previos para evaluar cuántos sensores requiere cada prototipo”, ha explicado el investigador de la Universidad de Málaga Jesús Manuel Gómez.

Por esta razón, los expertos han construido un robot genérico al que se le añade un programa que recrea las limitaciones de los prototipos que se quieran probar. Tal y como han apuntado, se trata de una plataforma “camaleónica”, puesto que se comporta como otros robots y simula sus limitaciones si las programamos. Así, se puede comprobar si, con menos articulaciones, sensores y características se obtienen unos resultados “similares”.

La novedad del método consiste en la aplicación de una nueva forma de simulación donde se combina un prototipo real de robot y un programa virtual para conseguir que las pruebas de los cirujanos se ajusten a las condiciones reales. En este sentido, Gómez ha señalado que la principal ventaja del sistema reside en “la interacción de lo físico y lo virtual”.

La simulación de los tejidos del paciente se recrea con la fuerza que ejercen los sensores sobre el brazo robótico. De este modo, se emulan las condiciones del cirujano durante la operación.

Un robot que pellizca

Esta plataforma se ha aplicado a la evaluación de los prototipos de una pinza de dos dedos para la detección de un bulto pellizcando en remoto. Los instrumentos robóticos que se utilizan en una cirugía se manejan con una palanca de mando que dirige el brazo articulado.

En este proceso, los cirujanos no manipulan de forma directa los tejidos y, por tanto, los dispositivos necesitan reproducir las fuerzas encontradas durante el contacto, que se pueden medir, y le proporcionan, con el sentido del tacto, la información útil en la intervención.

Para ello, los investigadores de la UMA y de la Universidad de Reading (Reino Unido) han utilizado un conjunto de cinco prototipos virtuales de la pinza robótica con variaciones en las configuraciones sensoriales conseguidas con diferente número de sensores de fuerza. “Hemos acometido medidas cuantitativas y cualitativas en experimentos clínicos con 23 voluntarios”, ha declarado.

El análisis de los datos objetivos obtenidos ha ayudado a los investigadores a encontrar un “diseño óptimo” en términos de reducción de diagnóstico de error, el número de sensores físicos necesarios así como la confianza del usuario.

Los resultados del estudio Evaluation of Sensor Configurations for Robotic Surgical Instruments, publicado en la revista Sensors, han apuntado que un menor número de sensores de fuerza en el instrumento quirúrgico asegura la facilidad de uso del dispositivo.

También para agricultura o industria

En este trabajo, se describe un enfoque basado en prototipos virtuales, para la evaluación de diferentes configuraciones de sensor de un instrumento quirúrgico. Si bien el sistema de creación de simuladores no sólo se aplica en el campo de la telepresencia en la cirugía, también se extiende a otras áreas de uso de robots como la agricultura o la industria.

El desarrollo del método prototípico es fruto de la colaboración entre las universidades de Málaga y Reading. El proceso comenzó con la construcción de un robot, ante lo que los expertos se percataron de que sería difícil construir un brazo robótico por cada tipo de situación.

Por tanto, han diseñado uno genérico, al que se le programan distintas funciones mediante un software. “Esta solución resulta más barata y no tiene tantas limitaciones, ya que puedes ajustar el prototipo a las tareas que desarrolla. Es como un camaleón, que se ajusta a las circunstancias, reprogramándolo”, ha concluido Gómez de Gabriel.