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.

Sistema de medição dos deslocamentos da rótula para disgnóstico

Existem várias patologias associadas à luxação da rótula, causadas pelo seu movimento anormal. Geralmente congénita, esta condição provoca dor, dano à cartilagem, artrite e por vezes necessita de cirurgia. As medições do movimento são feitas com recurso a equipamentos de alto custo, ou através do método clínico, que apenas os médicos mais experientes usam com fiabilidade, sendo sempre subjectivo. Actualmente não existe qualquer sistema comercial para a medição não invasiva de baixo custo dos movimentos da rótula. De modo a responder a esta necessidade, este trabalho tem como objectivo o desenvolvimento de um sistema de baixo custo para medição digital do deslocamento da rótula em diferentes ângulos entre o fémur e a tíbia. Como conceito de partida foi idealizado utilizar um sensor de movimento em seis dimensões, fixo de uma forma não invasiva sobre a rótula. O dispositivo tem como requisitos iniciais ser reutilizável e de baixo custo. Criou-se um Design Brief para identificar o contexto e necessidades específicas para este trabalho e traçar objectivos utilizando metodologias de desenvolvimento de produto. Foram desenvolvidos conceitos para um dispositivo de suporte do sensor de movimento 6D, dos quais alguns foram seleccionados para prototipagem e teste, explorando vários processos de manufactura na perseguição dos objectivos propostos. Foram estabelecidas métricas para monitorização contínua da evolução dos conceitos e selecção do conceito final, que foi sujeito a uma série de testes de validação. A validação do sensor e do dispositivo foi feita com testes de usabilidade, com a aferição por um robot programável e com medições in vivo em 20 joelhos sem patologia. Apesar da alta precisão do sensor, não foi possível obter medições que possam reproduzir com fiabilidade o movimento da rótula nos sujeitos observados. A pele foi o factor que mais influenciou as medições, provocando o deslocamento do dispositivo em relação à rótula e desta forma alterou significativamente os resultados. Assim, recomenda-se a continuação da investigação com o intuito de melhor quantificar o movimento da rótula e fornecer informação para melhorar a fiabilidade da utilização de dispositivos de medição em seis dimensões.

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.