Centro tecnológico Cartif

Proyecto Fluoronail

• REFERENCIA: DPI2003-09705-C02-01
• TITULO: SISTEMA DE GUIADO SEMI-ACTIVO PARA EL BLOQUEO DE CLAVOS INTRAMEDULARES EN EL TRATAMIENTO DE FRACTURAS DE HUESOS LARGOS, UTILIZANDO VISION FLUOROSCOPICA
• INVESTIGADOR PRINCIPAL: Juan Carlos Fraile Marinero
• ORGANISMO: Fundación CARTIF
• CENTRO: Fundación CARTIF
• DIRECCION: Parque Tecnológico de Boecillo, parc. 205 (47151 Valladolid)
• TELEFONO: 983 546504
• PRESUPUESTO: 195.161,90 € (Subvención: 96.000 €)
• CORREO E: This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it
• PAGINA WEB DEL PROYECTO: http://www.cartif.com/
  /index.php/es/
  areas-de-investigacion/
  ingenieria-biomedica/
  robotica-control/
  fluoronail.html
• PALABRAS CLAVE: Caos, Cirugía Robótica, Correspondencia de datos, Replanificación

Proyecto cofinanciado por el Ministerio de Educación y Ciencia y Fondos Feder

Objetivos del proyecto:

La osteosíntesis mediante clavos intramedulares es, hoy en día, la técnica más utilizada en la reparación de gran variedad de fracturas de huesos largos. El bloqueo del calvo, mediante tornillos distales, es una tarea que sigue planteando grandes problemas y cuya realización defectuosa es la principal causa de complicaciones post-operatorias. Consideramos que, aunque el cirujano debe mantener el control sobre la ejecución de esta tarea, el resultado de la misma se beneficiaría de la utilización de un sistema de guiado y control asistido por ordenador, basado en un planteamiento original que evite tanto tener que recurrir a costosas y complejas modalidades de imagen preoperatorias (TC) como tener que introducir en el quirófano sofisticados y costosos equipos (localizadores, navegadores) que alteren significativamente la ejecución de la técnica quirúrgica.

Nuestra hipótesis es que partiendo de un pequeño número de imágenes proporcionadas por el intensificador de imagen y monitorizando de forma continua la posición del conjunto hueso-implante mediante dos tornillos percutáneos fijados solidariamente al hueso y cuyo desplazamiento puede ser detectado, se puede determinar con precisión la trayectoria de taladrado, previa a la colocación de los tornillos de bloqueo, y mediante un manipulador que utilice esta información guiar al cirujano durante la ejecución de los taladros.

Todo ello con un coste muy inferior al de otras soluciones propuestas, minimizando los cambios en el procedimiento tradicional (tanto en número de elementos adicionales en el quirófano como en tareas a realizar) y con una precisión muy superior a la que se obtiene con este. Logrando, con todo ello, una mejora tanto para el paciente (un taladrado más preciso proporciona una mejor fijación de la fractura), como para el cirujano (reducción de la cantidad de radiación que este recibe por el menor uso del fluoroscopio durante la intervención).

El sistema robotizado para ser utilizado en un entorno quirúrgico como herramienta de ayuda para operaciones de taladrado de huesos, requiere importantes características: seguridad, precisión, movimientos suaves, control continuo. En nuestro proyecto de investigación se ha utilizado el robot Staubli RX-90 "sala blanca", con estructura antropomórfica y 6 grados de libertad. Un sensor JR3 que mide fuerzas y pares, ha sido montado sobre la muñeca del robot, y sobre dicho sensor se ha colocado la herramienta quirúrgica de taladrado.

En la figura 1 se muestra el modelado realizado para un entorno robotizado para cirugía ortopédica. En la figuras 2, 3 y 4 se muestra el robot en uno de los múltiples ensayos realizados en el laboratorio, taladrando un hueso con control de fuerza, en modo autónomo.

Resultados más relevantes alcanzados en el proyecto

• Diseño e implementación de una arquitectura de control de tres niveles sobre el controlador cerrado de un robot industrial.
• Movimiento guiado manual de un robot manipulador con compensación de fuerza, con rigidez progresiva, teniendo en cuenta singularidades y límites del espacio de trabajo del robot
• Desarrollo e implantación de algoritmos de control de taladrado basados en realimentación de fuerza, para su aplicación al taladrado de huesos.

Colaboraciones con otros grupos de investigación

• El desarrollo del proyecto ha permitido consolidar la colaboración entre nuestro grupo y el servicio de traumatología del Hospital Universitario Pío del Río Hortega de Valladolid, dirigido por el Dr. Manual Fco. García Alonso. Los doctores García Alonso y Herreros López, de dicho servicio, han actuado como investigadores del proyecto, en todos los aspectos clínicos relacionados con el desarrollo del proyecto
• También se ha realizado una colaboración con el grupo de investigación del Dpto. de Ingeniería de Sistemas de la Universidad Politécnica de Cartagena, y con miembros del Dpto. de Automática de la Universidad Miguel Hernández de Elche.
• Además, ha habido contactos puntuales con otros grupos, como el dirigido por el prof. Joskowicz, de la Hebrew University of Jerusalem, pero que aún no se han plasmado en una colaboración formal.