Robot ‘serpiente’ de reparación industrial que ahora se está probando para cirugía de cáncer
Crédito: Pixabay/CC0 Public Domain
Un robot de reparación que se inspira en la flexibilidad y la capacidad de detección de las serpientes para acceder a lugares difíciles de alcanzar en entornos hostiles, los entornos industriales ahora se están explotando para su uso en cirugía humana.
El robot continuo (similar a una serpiente), llamado COBRA, se desarrolló en la Universidad de Nottingham y se demostró con éxito en la inspección y reparación de motores a reacción, así como en la instalación y el mantenimiento de plantas nucleares, y ahora se está perfeccionando para uso médico.
Con base en el Centro de Tecnología de la Universidad Rolls-Royce (UTC) en Fabricación y Tecnología en el Ala de la Universidad, los investigadores de COBRA son el único grupo en el mundo que ha perfeccionado este tipo de control remoto. tecnología controlada para la industria.
La UTC ahora ha obtenido fondos del Acelerador de Impacto del Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas para adaptar COBRA al primer robot en el Reino Unido específicamente para el cáncer de garganta y la cirugía de lesiones.
Este tipo de procedimientos médicos se realizan actualmente con herramientas endoscópicas, pero COBRA podría ofrecer más destreza, precisión y vistas de alta definición para los equipos quirúrgicos.
«Hemos comenzado las primeras pruebas para ver si el robot puede navega y tiene suficiente mo ciones para realizar procedimientos quirúrgicos», explica el director de la UTC, el profesor Dragos Axinte. «Para las aplicaciones médicas, se deben realizar muchos ajustes de seguridad en el diseño y el método de control de la sonda para que sea adecuado para inspeccionar el interior del cuerpo humano. El robot tiene potencial en una amplia gama de aplicaciones y la medicina es una dirección interesante para nuestra investigación».
Al igual que los reptiles reales, el robot ultra delgado de 5 m de largo, que tiene aproximadamente el mismo grosor que un lápiz (9 mm de diámetro), puede deslizarse fácilmente a través de espacios abarrotados y curvas cerradas en piezas de máquinas críticas para la seguridad donde las escalas en miniatura y las ubicaciones inhóspitas hacen que sea físicamente imposible para una persona inspeccionar o reparar sin desmontar por completo.
Este sistema tiene una maniobrabilidad y una capacidad de respuesta extraordinarias debido a una serie de tendones colocados a lo largo de la «columna vertebral» de la serpiente robot, una estructura de articulación compatible y múltiples secciones continuas que le permiten doblarse alrededor de 90. Cuando se tira de estos tendones (mediante comandos remotos), impulsa los movimientos de flexión imitando el rango de movimientos de las manos de un operador humano al manipular las herramientas de reparación. El brazo de serpiente puede tener diferentes anchos y tiene un interior hueco, a través del cual se pueden colocar diferentes herramientas o instrumentos.
COBRA se opera fácilmente de forma remota después de solo unos minutos de entrenamiento a través de un controlador, muy parecido a un gran joystick para juegos.
Esto significa que los ingenieros de mantenimiento, ubicados a miles de millas de distancia, pueden guiar a COBRA a través de una pantalla de computadora mientras navega a través de componentes complejos en el interior de motores o redes de tuberías estrechas, como en aplicaciones nucleares, algunas solo las mismo diámetro que una moneda de 1.
Para realizar reparaciones industriales complejas, COBRA actualmente está equipado con una cámara de visión estereoscópica y una herramienta de corte en miniatura adherida a la ‘cabeza’ de la serpiente (un efector final); sin embargo, se pueden intercambiar otros dispositivos para reparar o monitorear, según la tarea requerida.
Los estudios preliminares para el uso médico de COBRA ahora se han llevado a cabo con el Dr. Oladejo Olaleye, un consultor de oído, nariz y garganta y Cirujano robótico en University Hospitals of Leicester NHS Trust.
COBRA se probó en un maniquí humano para acceder a partes difíciles de alcanzar en la parte posterior de la garganta a través de las ubicaciones de la boca actualmente inaccesibles sin una cirugía altamente invasiva. La cámara de alta definición proporcionó excelentes vistas de la garganta que se muestran en una pantalla de operaciones.
Dado que el robot es deliberadamente tan fácil de manipular, el consultor tardó solo cinco minutos de entrenamiento en realizar la demostración. en el laboratorio de la UTC. El robot se maniobró alrededor de las curvas usando una unidad manual y se bloqueó en posiciones en la garganta para lograr vistas operativas óptimas para el cirujano.
Dr. Oladejo Olaleye cree que COBRA es «la interfaz entre la ingeniería y la cirugía médica» y «el futuro de la endoscopia diagnóstica y la cirugía terapéutica» que brinda una opción viable y mínimamente invasiva tanto para el diagnóstico como para el tratamiento de enfermedades en la garganta, el tórax o el intestino.
Él dijo: «Las fortalezas de COBRA incluyen una construcción flexible, la capacidad de doblarse y mantenerse en posición, vistas de alta definición, facilidad de adaptación y portabilidad. Lograr vistas claras de los cánceres de garganta y laringe se traducirá con suerte en eliminación completa de los tumores con menos dolor, recuperación más rápida del hospital, mejor supervivencia y mejores resultados de rehabilitación para nuestros pacientes».
Los pocos robots que existen para uso quirúrgico son máquinas enormes, no construidas específicamente para navegar en pequeños cavidades dentro del cuerpo humano. COBRA, en comparación, es muy compacto y portátil, lo que abre su potencial en operaciones torácicas, estomacales e intestinales, así como de garganta para su aplicación en diferentes entornos operativos.
Los próximos pasos para COBRA son una serie de estudios de validación. antes de que se lleven a cabo los ensayos clínicos para trasladar el diseño del robot a la práctica médica.
Para aplicaciones aeroespaciales y nucleares, el robot se encuentra en el nivel de preparación tecnológica 6, a solo un paso de estar disponible en el mercado, y es una importante herramienta de monitoreo en instalaciones críticas para la seguridad.
Reparar un motor de avión, por ejemplo, es un proceso complicado. Se necesitan ingenieros de mantenimiento especializados, y la mayoría de las reparaciones deben realizarse con el motor in situ, ya que sacarlo del avión lleva tiempo, algo que debe evitarse en el acelerado mundo de la aviación.
Actualmente, estos ingenieros a menudo vuelan miles de millas para reparar las aeronaves afectadas, pero con COBRA podrán simplemente acceder a ellas desde la pantalla de una computadora donde sea que estén. Este cambio radical ayudará a la industria de la aviación a reducir sus emisiones de carbono, a la vez que le ahorrará tiempo y dinero de manera significativa, sin comprometer la salud y la seguridad de los operadores.
El equipo también está construyendo una versión «desechable» de COBRA para su uso en el desmantelamiento de plantas nucleares donde existe la necesidad de inspeccionar componentes contaminados radiactivamente, pero por seguridad, el robot debe dejarse en el lugar después de su uso.
Otro La aplicación potencial de COBRA, en la que los investigadores están ansiosos por progresar con apoyo financiero, es el rescate en casos de desastre.
«El robot de brazo de serpiente es el diseño ideal para explorar espacios reducidos dentro de estructuras colapsadas o un accidente de espeleología, por ejemplo Realmente podría ayudar en la búsqueda de sobrevivientes, especialmente donde es peligroso para los rescatistas Con un detector de dióxido de carbono conectado a la punta de su sonda, podría detectar la respiración humana y una cámara podría informar actualizaciones visuales. Según la longitud del robot, también podría proporcionar a cualquier persona atrapada o lesionada suministros vitales de oxígeno y agua», añade el profesor Axinte.
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