Diseño de una plataforma robótica autónoma para cirugía endoscópica endonasal

Resumen

La cirugía endonasal es una técnica de cirugía mínimamente invasiva que se realiza a través de las fosas nasales para tratar trastornos de la base del cráneo. En este escenario, los robots han demostrado potencial para mejorar los procedimientos quirúrgicos al aumentar la seguridad, la precisión y la consecución de movimientos que serían difíciles de realizar en una intervención ordinaria. En este artículo se describen los avances obtenidos en el diseño de una plataforma robótica autónoma para cirugía endoscópica endonasal.

Para abordar esa tarea, se integraron el robot colaborativo UR3, el instrumental y el escenario quirúrgico en un entorno de simulación utilizando Matlab/Simulink y CoppeliaSim. Luego, se evaluó la respuesta del cobot mediante la conexión con Polyscope y una interfaz Unity mediante ROS. Finalmente, se implementaron algunos movimientos del instrumental de una cirugía endonasal para analizar su efectividad mediante un test que evaluó la respuesta del cobot UR-3e en un modelo tridimensional del cráneo humano.

En los resultados obtenidos se realizaron ejercicios en simulación usando CoppeliaSim y Matlab/Simulink para simular movimientos y trayectorias utilizando el cobot. Posteriormente, usando una plataforma diseñada en Unity, se simuló la manipulación del cobot a través de Rosbridge suite, un paquete desarrollado para establecer comunicación entre sistemas ROS. Se midieron las fuerzas y pares mediante un experimento que comparó a un operador humano con el cobot en diferentes tareas y con diferentes materiales (gelatina, plastilina, yogur), con el fin de emular las posibles texturas de un quiste, demostrando así el potencial del robot en la ejecución autónoma de estas tareas. Los resultados mostraron fuerzas y pares equivalentes entre los producidos por el operador humano versus los producidos por el robot UR-3e manipulado por la herramienta diseñada.

El uso de robots en cirugía endoscópica endonasal puede mejorar la precisión y realizar movimientos que serían difíciles de realizar en una intervención ordinaria. La medición de pares y fuerzas llevada a cabo en este trabajo muestra que un robot podría realizar la resección de un tumor ubicado en el cráneo con la misma eficacia que un cirujano. Trabajos futuros realizarán estos mismos experimentos con un acceso endonasal del robot y sobre un modelo de prueba.