Tesis doctoral de Martín Alfonso Landeira Freire
Actualmente el interés por la robótica para aplicaciones sanitarias está aumentando rápidamente debido a las notables ventajas que la tecnología robótica introduce en el campo de la medicina, tal y como la mejora en la precisión y exactitud del profesional médico, suministrar servicios sanitarios de asistencia remota con retorno audiovisual y táctil, realizar la planificación pre-operatoria de una intervención quirúrgica y automatizar tareas repetitivas. de entre las áreas de la medicina en las que los dispositivos robóticos pueden resultar de utilidad, la denominación de cirugía robótica se usa para referirse a los desarrollos tecnológicos que incluyen robots en la ejecución de procedimientos quirúrgicos. Estos dispositivos tienen la capacidad de mejorar el resultado de las intervenciones quirúrgicas asegurando niveles de precisión y destreza que de otra manera no podrían ser alcanzados, lo que resulta en procedimientos más seguros para los pacientes (debido a la ejecución de intervenciones mínimamente invasivas, disminuye el riesgo de infección, la pérdida de sangre y las cicatrices). este trabajo de investigación presenta un sistema quirúrgico desarrollado en ceit, con la colaboración de la cun, que está concebido para procedimientos quirúrgicos que impliquen mecanizado de hueso. El desempeño de la plataforma ha sido optimizado para un procedimiento quirúrgico que podría verse muy beneficiado por la introducción de un asistente robótico, que es el procedimiento de fijación transpedicular para fusión espinal. una de las características más sobresalientes de la plataforma es que puede trabajar bajo diferentes paradigmas de operación complementarios. Por ejemplo, puede trabajar en combinación con el software de planificación y el sistema de navegación, los cuales transmiten al robot la aproximación óptima para la ejecución de la tarea quirúrgica. Sin embargo, el modo de funcionamiento principal es el modo cooperativo con control compartido, durante el cual el cirujano sujeta directamente el extremo del robot y las fuerzas ejercidas (sensor de fuerza/par) se traducen a movimientos del robot. un rasgo característico de los dispositivos cooperativos (que comparten con los sistemas de teleoperación) es que las trayectorias se generan en tiempo real. Lo que es más, en el caso de la cirugía robótica, los robots normalmente trabajan en un ambiente altamente dinámico y no-estructurado que no puede ser caracterizado a priori, por lo que normalmente no existe información global para la optimización de los algoritmos de control. este trabajo tiene por objetivo el desarrollo y la mejora del asistente robótico integrado en el sistema quirúrgico, diseñando y construyendo los elementos de hardware necesarios, así como los algoritmos de control adecuados de acuerdo a los modos de operación implementados en el sistema. En este sentido, asegurar un funcionamiento estable y robusto del sistema es vital para validar el funcionamiento del asistente quirúrgico. de esta manera, en este trabajo se proponen varios algoritmos de control, los cuales han sido concebidos para el funcionamiento del manipulador bajo el paradigma de generación de trayectorias en tiempo real, que permitan una operación más segura y estable del asistente robótico. Se propone: una estrategia para la gestión de singularidades del manipulador; un controlador en admitancia con una ley de adaptación para el modo cooperativo, que permite el filtrado de temblores, la reducción de errores en la trayectoria del manipulador, el ajuste a las características del operador; un módulo de restricciones virtuales, desarrollado para el guiado del robot durante la cirugía. también, se ha desarrollado para este sistema quirúrgico una herramienta rotativa para realizar operaciones de taladrado. Dada la posible incidencia de fenómenos de necrosis térmica durante los procesos de taladrado de hueso, se ha desarrollado un algoritmo que sirve para evaluar la incidencia de este tipo de fenómenos.
Datos académicos de la tesis doctoral «Development of a general purpose cooperative shared-control robot assistant for performance of surgical procedures involving bone machining«
- Título de la tesis: Development of a general purpose cooperative shared-control robot assistant for performance of surgical procedures involving bone machining
- Autor: Martín Alfonso Landeira Freire
- Universidad: Navarra
- Fecha de lectura de la tesis: 26/05/2014
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Emilio Jose Sanchez Tapia
- Tribunal
- Presidente del tribunal: manuel Ferre perez
- sonia Tejada solis (vocal)
- álvaro Bertelsen simonetti (vocal)
- Jaime Rubí montes (vocal)