Gusano Robot muele alrededor de las esquinas en cirugía de cabeza

Para eliminar tumores en el oído interno, es una cosa difícil: Los médicos por lo general tienen que eliminar todo el hueso temporal. En el futuro llega a un 5 mm de ancho túnel a través del hueso, el mini-robot "Niliboro" muele de Fraunhofer. Para las áreas sensibles, como los vasos sanguíneos y los nervios, hace un amplio recorrido. Utilice el cojín inflable del robot se fija durante la cirugía. En primer lugar, los investigadores están desarrollando la geometría óptima de bolsillo con varios prototipos.

Diagnóstico de tumor del oído interno: no se puede evitar una operación. Sin embargo, el oído interno no es de fácil acceso: está cubierto por un hueso del cráneo del cerebro llamado mastoides, también conocido como hueso petroso. Además, muchos vasos sanguíneos y nervios atraviesan el tejido circundante. Por lo tanto, los médicos cortaron lo suficiente del hueso mastoideo hasta que hayan localizado cada una de estas estructuras sensibles. Ésta es la única forma de asegurarse de que no sufran daños. La mayoría de las veces, sin embargo, esto significa que los médicos tienen que extirpar todo el hueso. Después de la operación, llenan el agujero resultante con tejido graso del abdomen.

Operar a través de un pequeño túnel

En el futuro, esta operación será más suave: un pequeño orificio de 5 mm de diámetro es suficiente para cortar el tumor del oído interno. Esto es posible gracias al Niliboro (robot de perforación no lineal), que los investigadores del grupo de proyectos de Mannheim para la automatización en medicina y biotecnología del Instituto Fraunhofer de Ingeniería de Fabricación y Automatización IPA están desarrollando junto con sus colegas de la Universidad Técnica de Darmstadt, la Universidad de Aachen y del Hospital Universitario de Düsseldorf.

Ya hay taladros que pueden hacer un túnel en un hueso, pero solo se abren camino directamente en el hueso. "Por primera vez, Niliboro también puede perforar en las esquinas", dice Lennart Karstensen, científico del grupo del proyecto. Es esta propiedad la que hace posibles las operaciones mínimamente invasivas en los tumores del oído interno en primer lugar. Porque si el túnel fuera recto, se acercaría peligrosamente a los nervios aquí y allá. Para no dañarlos, el diámetro del túnel no debe ser mayor de uno a 2 mm. Sin embargo, no puede operar a través de un orificio tan pequeño. Niliboro, por su parte, es capaz de evitar zonas sensibles, por lo que el túnel puede tener 5 mm de ancho. Lo suficientemente ancho para realizar la operación.

Las líneas hidráulicas permiten que el gusano del robot se arrastre hacia adelante

Pero, ¿cómo logra el "gusano" cortar el hueso mastoideo en las curvas y en las esquinas? "El gusano consta de una cabeza y una cola", explica Karstensen. “Estas dos partes están conectadas de forma flexible entre sí mediante un fuelle”. La estructura recuerda a un autobús demasiado largo, en el que las partes delantera y trasera están unidas por una construcción en forma de manguera que se asemeja a un acordeón.

En su camino a través del hueso, el robot se conecta con el mundo exterior, es decir, los dispositivos de control y bombas en el quirófano, a través de 8 a 12 líneas hidráulicas. Estas líneas le permiten arrastrarse en la dirección correcta: primero, bombean fluido hidráulico a tres cojines ubicados en la parte trasera. Los cojines llenan el espacio entre el gusano y el hueso y así fijan la parte trasera del mini-robot en su lugar. El líquido fluye ahora hacia el fuelle: el "acordeón" se despliega y empuja la cabeza hacia adelante. El gusano se está estirando y moviendo su parte frontal más adentro del hueso.

El taladro, que está unido a la cabeza, abre el camino. Ahora se retrae la parte trasera, similar a un gusano vivo: para ello, se inflan los cojines de la parte delantera y se mantienen en su lugar mientras el fluido hidráulico se escapa por los cojines traseros. Las líneas ahora también succionan el líquido del fuelle. Se contrae y arrastra la parte trasera detrás de él. Poco a poco, Niliboro se abre camino. »Podemos establecer la dirección en la que debe moverse el robot utilizando los cojines de la parte delantera. Si, por ejemplo, gira a la izquierda, llenamos la almohada izquierda con menos fuerza que las demás y el robot se vuelca hacia la izquierda ”, dice Karstensen.

Primer prototipo desarrollado

En el laboratorio y luego en la sala de operaciones, el camino que está pavimentando Niliboro se monitorea con precisión milimétrica: utilizando un sistema de seguimiento electromagnético, o EMT para abreviar, desarrollado por colegas de la Universidad Técnica de Darmstadt. Además, un tomógrafo de computadora toma fotografías esporádicamente y verifica la posición.

Los investigadores ya han construido un primer prototipo. Por el momento es cinco veces más grande que la versión final prevista. Por el momento, solo consta de la parte frontal que incluye el fuelle, es decir, la pieza central. Los científicos ahora quieren optimizar y expandir el prototipo poco a poco. Una vez que toda la tecnología esté en su lugar, Niliboro debería reducirse a su tamaño final. En dos años, esperan los investigadores, los médicos podrán probar el mini robot por primera vez.