Sistema eletromecânico para controlo intuitivo dos movimentos de uma sonda transesofágica

O ser humano realiza uma alimentação pouco variada, com grandes teores de açúcar e gorduras saturadas, ao mesmo tempo, está sujeito a profissões cada vez mais competitivas aonde passa longos períodos sentados sem qualquer esforço físico. Estes aspetos levam à acumulação de gorduras em redor de todos os órgãos, que promovem o aparecimento de problemas cardiovascular, que são atualmente, a principal causa de morte no mundo. O tratamento das doenças cardiovasculares é em muitas situações realizado por procedimentos minimamente-invasivos, que são guiados através de imagem médica. Contudo, a utilização de radiação durante a navegação é normalmente requerida o que tem consequências para o paciente e para a equipa médica. Nesta dissertação, focamo-nos nos recentes sistemas de aquisição de imagem sem radiação e no desenvolvimento de sistemas mais inteligentes para facilitar o controlo destes equipamentos durante o procedimento. Assim, pretendemos desenvolver um robô que apoie na aquisição de imagens de ultrassons através de uma sonda transesofágica. O robô desenvolvido possui um conjunto de engrenagens que fazem a transferência de movimento para as rodas dos manípulos da sonda e um encoder magnético que proporciona uma leitura rápida e de alta precisão dos movimentos da sonda. De forma a automaticamente adaptar a posição da sonda na direção do alvo anatómico, um sistema de motion tracking foi acoplado ao robô e ao instrumento cirúrgico utilizado durante o procedimento. Assim, todos os movimentos realizados pelo intervencionista são repetidos pela sonda, permitindo assim adquirir uma imagem de ultrassom sempre centrada no instrumento cirúrgico. Para avaliar a performance do robô foram realizados testes em laboratório. mais concretamente: 1) controlo do robô sem sonda acoplada e 2) controlo do robô com sonda acoplada. Os testes foram realizados com diferentes posições angulares, em todas as gamas de funcionamento do robô, avaliando o erro da posição final em relação posição desejada e o tempo de resposta. Os resultados demonstraram que um erro médio de 2º foi observado para as diferentes situações com um tempo médio de resposta de 300 ms. Os resultados alcançados demonstraram uma boa resposta do sistema, pelo que se espera que sistema desenvolvido venha ser capaz de reduzir o tempo de intervenção, aumentando a qualidade da intervenção e minimizando possíveis erros.

Dispositivo Médico-Cirúrgico Eletromecânico para Laparoscopia

Os avanços realizados nas técnicas cirúrgicas têm permitido que o tempo de recuperação outrora contado em dias ou até semanas tenha sido reduzido para horas, com os pacientes a saírem do hospital pelo seu próprio pé pouco tempo após a intervenção. Tal resulta numa redução do tempo de recuperação, menos desconforto para o paciente e consequente redução dos custos associados ao internamento. A redução nos tempos de recuperação é fundamentalmente devida às técnicas cirúrgicas minimamente invasivas que assentam sobretudo na utilização de instrumentos laparoscópicos. A anestesia é agora muitas vezes local ou apenas uma sedação, ficando o paciente sob efeito da anestesia durante um período menor quando comparado com as técnicas tradicionais. O desenvolvimento de dispositivos laparoscópicos que permitam ao cirurgião maior manobrabilidade associada a uma atuação simples, sem os movimentos invertidos inerentes aos instrumentos tradicionais, irão permitir realizar intervenções que outrora seriam realizadas com as técnicas tradicionais, de forma segura e menos intrusiva reduzindo o risco de complicações pós-operatórias. Os dispositivos laparoscópicos mais avançados associados a certas técnicas cirúrgicas, permitem a realização de intervenções complexas e de grande minucia através de apenas um orifício LESS (Laparoendoscopic single-site surgery), ou no caso de ser realizada com robô, R-LESS (Robotic laparoendoscopic single-site surgery); reduzindo de forma ainda mais acentuada o tempo de recuperação e o tamanho da cicatriz. O aumento da manobrabilidade dos dispositivos laparoscópicos é obtida através da inclusão de sistemas eletromecânicos relativamente complexos que tentam transpor o movimento da mão para a pinça dentro do paciente. No entanto, a adição destes sistemas podem tornar a manipulação desses dispositivos pouco intuitiva e pouco ergonómica, sobretudo se forem usados com apenas uma das mãos. Por outro lado, quando a atuação deixa de ser realizada de forma puramente mecânica e direta o cirurgião perde sensibilidade da força que está a ser exercida pelo dispositivo já que esta passa a ser efetuada através de um sistema assistido, como por exemplo motores elétricos, sistemas hidráulicos ou pneumáticos. Estes fatores resultam que a aceitação destes dispositivos pelos cirurgiões não tenha sido fácil. Para contornar este problema, o dispositivo desenvolvido para além de grande capacidade de manobra, oferece atuação natural e portabilidade. Contempla uma componente háptica de atuação hidráulica que ajudará o cirurgião a melhor perceci-onar o que se passa na ponta da pinça. Como o movimento da pinça é controlado por um sistema eletromecânico é possível escalonar a amplitude do movimento de entrada e reduzir o tremor fisiológico das mãos. A pinça e respetiva haste é convencional podendo ser usados os trocarts já existentes. Foi desenvolvido um protótipo virtual com todos os componentes necessários para um funcionamento integral. No então não foram realizados protótipos físicos de todos os componentes, nem se sabe como os diferentes módulos interagem entre si.

Contributo do design nos dispositivos de intervenção cirúrgica

Hoje em dia a técnica de cirurgia laparoscópica é bastante comum no tratamento de várias doenças ao nível do abdómen. Um ponto forte em relação a outras técnicas cirúrgicas é a rápida recuperação do paciente após a cirurgia, como também o fato de as marcas provocadas pela cirurgia serem bastante mais discretas. Sendo assim, é de elevada importância que esta técnica evolua e seja aperfeiçoada para que o erro humano seja minimizado e o tratamento dos pacientes melhorado. As dificuldades encontradas na realização destas cirurgias são causa direta dos tipos de instrumentos utilizados, sendo a interação com os aparelhos um fator importante para que a intervenção cirúrgica seja realizada com sucesso. Como tal, devido a natureza ergonómica dos instrumentos, os cirurgiões sentem dificuldades na execução das suas tarefas ao longo da cirurgia, acusando dores musculares nas mãos e nos braços. Este trabalho tem como principal objetivo melhorar este tipo de cirurgia através do design aliado à ergonomia de aparelhos manuais, tendo as formas e funções dos instrumentos existentes como base de estudo para a criação de um aparelho mais ergonómico e eficaz. Também a existência de tecnologias capazes de reproduzir os conceitos criados pelo designer são uma mais valia para a criação das formas desenvolvidas. Desta forma, ao longo do desenvolvimento do produto são tidas em conta questões de ergonomia, mas também a higiene é considerada de relativa importância devido a facilidade de transmissão de doenças através do toque, sendo assim pertinente ter em consideração os pré requisitos necessários para a criação de um aparelho de natureza cirúrgica. O protótipo criado possui um componente eletromecânico já desenvolvido para este tipo de intervenção cirúrgica, desta forma o desenvolvimento da carcaça tem a forma do corpo eletromecânico como base para a criação da melhor ergonomia possível. Esta segue um conceito minimalista e orgânico, procurando adaptar-se à mão do utilizador com o intuito de proporcionar um melhor manuseio do aparelho e através das interfaces conferir uma utilização intuitiva, mais eficaz e menos demorada.

Contributo do design nos dispositivos de intervenção cirúrgica

Hoje em dia a técnica de cirurgia laparoscópica é bastante comum no tratamento de várias doenças ao nível do abdómen. Um ponto forte em relação a outras técnicas cirúrgicas é a rápida recuperação do paciente após a cirurgia, como também o fato de as marcas provocadas pela cirurgia serem bastante mais discretas. Sendo assim, é de elevada importância que esta técnica evolua e seja aperfeiçoada para que o erro humano seja minimizado e o tratamento dos pacientes melhorado. As dificuldades encontradas na realização destas cirurgias são causa direta dos tipos de instrumentos utilizados, sendo a interação com os aparelhos um fator importante para que a intervenção cirúrgica seja realizada com sucesso. Como tal, devido a natureza ergonómica dos instrumentos, os cirurgiões sentem dificuldades na execução das suas tarefas ao longo da cirurgia, acusando dores musculares nas mãos e nos braços. Este trabalho tem como principal objetivo melhorar este tipo de cirurgia através do design aliado à ergonomia de aparelhos manuais, tendo as formas e funções dos instrumentos existentes como base de estudo para a criação de um aparelho mais ergonómico e eficaz. Também a existência de tecnologias capazes de reproduzir os conceitos criados pelo designer são uma mais valia para a criação das formas desenvolvidas. Desta forma, ao longo do desenvolvimento do produto são tidas em conta questões de ergonomia, mas também a higiene é considerada de relativa importância devido a facilidade de transmissão de doenças através do toque, sendo assim pertinente ter em consideração os pré requisitos necessários para a criação de um aparelho de natureza cirúrgica. O protótipo criado possui um componente eletromecânico já desenvolvido para este tipo de intervenção cirúrgica, desta forma o desenvolvimento da carcaça tem a forma do corpo eletromecânico como base para a criação da melhor ergonomia possível. Esta segue um conceito minimalista e orgânico, procurando adaptar-se à mão do utilizador com o intuito de proporcionar um melhor manuseio do aparelho e através das interfaces conferir uma utilização intuitiva, mais eficaz e menos demorada.