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Robotica aplicada a la medicina



  1. Resumen
  2. Introducción
  3. La
    asistencia a pacientes
  4. Dispositivos encaminados a la
    rehabilitación de pacientes
  5. Dispositivos dirigidos ayudar de manera
    permanente
  6. La
    asistencia a médicos
  7. Conclusiones
  8. Referencias

Resumen

En este documento empezaremos hablando
sobre la robótica, y una de sus aplicaciones mas
importantes en la actualidad como lo es la medicina y lo
importante que ha resultado la unión de estas dos
áreas; además los campos de aplicación
más importante de la robótica en la medicina como
lo son: la asistencia a pacientes y la asistencia a
médicos.

Index Terms—robótica,
medicina, robot, suit hal, armeo spring, human support robot, da
vinci, zeus.

INTRODUCCION

La robótica está basada en el
diseño de sistemas, fabricación y máquinas
programables, con el propósito de realizar tareas
repetitivas, a su vez es una ciencia que se ocupa del desarrollo
y aplicaciones de los robots; así como también uno
de los principales partícipes en la mejora de la salud y
recuperación de pacientes [1].

En el campo de la medicina la
robótica presidido en el desarrollo de dos áreas
específicas: la asistencia a pacientes y la asistencia a
médicos [2]. En el área de asistencia a pacientes
posee dos sub-áreas como lo son: la primera son los
dispositivos encaminados a la rehabilitación de los
pacientes, es decir, herramientas temporales (robots para terapia
física y ocupacional); la segunda son los dispositivos
dirigidos a ayudar de manera permanente a personas discapacitadas
o de la tercera edad, como lo son prótesis, asistentes
personales, electro-estimulación. En cuanto a los robots
para asistencia a los médicos, se encuentran los robots
diseñados para cirugía, exploración,
diagnóstico y terapia [3].

Como se puede ver los campos de
aplicación de la robótica en la medicina son muy
extensos y complejos. En este artículo se expondrá
el desarrollo de las dos áreas mencionadas anteriormente
descritas.

En la sección II se desarrolla la
asistencia a pacientes, y en la sección III se desarrolla
la asistencia a médicos. Finalmente la sección IV
presenta las conclusiones.

LA ASISTENCIA A
PACIENTES

Dentro de esta sección II,
encontraremos dos sub-áreas las cuales se
redactarán en la subsección II-A, y en la
subsección II-B, la cual está basada en los avances
tecnológicos en la robótica posibilitando el
diseño y construcción de robots asistenciales para
personas discapacitadas [4].

II-. DISPOSITIVOS
ENCAMINADOS A LA REHABILITACIÓN DE
PACIENTES

Es una agrupación de métodos
dirigidos a asistir a personas para alcanzar un completo estado
físico, psicológico, vocacional, social y
educacional compatible; en este campo encontraremos lo que son
robots para terapia física y ocupacional [4]. Un
propósito primordial de la robótica en la
rehabilitación es restablecer total o parcialmente la
función manipulado del discapacitado y a las personas
mayores [3], [5].

Monografias.comDentro de este campo encontramos lo que
es el exoesqueleto Lokomat, que se muestra en la figura 1, ayuda
a la rehabilitación de personas con parálisis
cerebral, limitaciones físicas o con problemas
neurológicos [6].

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Figura 1. Exoesqueleto
«Lokomat», rehabilitación física para
adultos y niños [6].

La robótica en terapia ocupacional
se encuentran en un inmenso avance en cuanto a la
rehabilitación y lesiones neuromotoras, en este campo
encontramos lo que es el robot suit hal, the armeo spring, human
support robot (HSR) [7].

II-A1. ROBOT SUIT HAL

Diseñado para ayudar a personas con
impedimentos físicos para moverse, ayudando a
complementar, ampliar y mejorar la capacidad física;
compuesta básicamente de un exoesqueleto, unidades de
potencia, controlador principal y sistema de detección
como se muestra en la figura 2. Su funcionamiento está
basado en el envío de bioseñales muy débiles
desde su cerebro a los músculos para los movimientos a
través de los nervios [8].

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Figura 2. a) Panorámica de traje
robot SUIT HAL, b) Paciente caminado con SUIT HAL [8].

II-A2. THE ARMEO SPRING

El Armeo Spring es un dispositivo dirigido
a pacientes con esclerosis múltiple, ayuda a la
rehabilitación de extremidades superiores que provee de un
soporte anti-gravedad graduable al brazo y antebrazo, como se
muestra en la figura 3 [9].

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Figura 3. Dispositivo The Armeo Spring
[9].

Ayudan la reorganización gradual del
cerebro, lo que per-mite posteriormente la restauración de
movimiento y funcionalidad; los ejercicios de motivación y
auto-iniciado incluyen componentes proximales y espaciados como:
agarrar y soltar, flexión de la muñeca y
extensión [10].

II-A3. HUMAN SUPPORT ROBOT (HSR)

Como su nombre lo indica es un robot de
apoyo humano para de personas con una limitada movilidad de sus
extremidades, ya sean estos brazos o piernas. En la figura 4 se
observa al human support robot [11].

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Figura 4. Human Support Robot (HSR)
[11].

Este robot cumple con varias
características, el cual hacen posible su desenvolvimiento
dentro de un entorno familiar [12].

  • 1. Posee una interfaz discreta, es
    decir operable con comando de voz [12].

  • 2. Ligero y maniobrable; se puede
    adaptar a varios entornos familiares y realizar tareas
    domésticas [12].

  • 3. Interacción segura,
    capaz de evitar obstáculos y detección de
    colisiones [12].

II-B.
DISPOSITIVOS DIRIGIDOS AYUDAR DE MANERA
PERMANENTE

El reemplazo por pérdida de miembros
humanos causados por distintos artilugios naturales es una que
con el tiempo los diferentes campos de la robótica campos
de la robótica, en peculiar biónica, han aportado
al ser humano extremidades suplementarias que han ido
perfeccionando [13].

Existen diferentes tipos de
prótesis: mioeléctricas, eléctricas,
neumáticas, mecánicas, e híbridas
[13].

II-B1. PROTESIS MIOLECTRICAS

Son prótesis controladas por medio
de un poder externo, es decir impulsos musculares, utilizando la
correspondiente propiedad eléctrica de los músculos
[13].

Una de sus prótesis comerciales es
MYOHAND que se muestra en la figura 5, tiene fuerza de agarre y
velocidad, que puede afianzar objetos rápidamente y con
precisión, genera una fuerza de agarre de hasta 100N
[13].

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Figura 5. a) Prótesis MYOHAND , b)
funcionamiento de flexión y extensión [13],
[14].

II-B2. ASISTENTES PERSONALES

En esta área pueden considerarse
aquellos con la capacidad de convivir y realizar tareas que
influyan en su forma de vida, es decir forman parte de los robots
de servicios, tales como domésticos, entretenimiento, etc.
[15]. Dentro de los robots domésticos encontramos el robot
ASIBOT el cual se muestra en la figura 6, diseñado para
cooperar en diferentes actividades como dar de beber agua, dar de
comer, manejar un cepillo de dientes eléctrico, como se
muestra en la figura 7, además permite acercar, coger y
mover utensilio utilizados en la vida cotidiana del ser humano
con discapacidad [16].

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Figura 6. Robot ASIBOT [16].

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Figura 7. Asistenia de robot ASIBOT
[16].

LA ASISTENCIA A
MEDICOS

El desarrollo de nuevas tecnologías
es una revolución que ha beneficiado tanto a pacientes
como a médicos, donde este tipo de tecnologías
posibilitan al médico una imagen concreta o área
que se va a intervenir, asi como también llegar a lugares
donde la mano humano no puede llegar [17].

Existen varias ventajas para el
médico [17].

  • 1. Tiene una mejor visión,
    ya que permite al médico cirujano observa una imagen
    nítida y en tercera dimensión [17].

  • 2. Mayor precisión y rango
    de movimientos, es decir elimina el temblor de la mano, tiene
    la capacidad de realizar movimientos más finos y
    facilitar las técnicas de saturación
    [17].

  • 3. La recuperación del
    paciente es mucho más rápida, y reduce la
    impresión de la operación [17].

En cuanto a las cirugías que se
pueden realizar usando este método son:
laparoscópica o mínimamente invasiva,
ginecológica, laparoscópica [17].

III-A. ROBOT DA VINCI

Equipo de cirugía desarrollado por
la empresa norteamericana Intuitive Surgical, proporciona a los
médicos cirujanos una alternativa a la cirugía
abierta como lo es laparoscopia [17].

Está compuesto por tres componentes
conectados formando una red, una consola para la
interacción con el cirujano, un banco situado junto al
paciente que posee hasta cuatro brazos robóticos
interactivos e instrumental quirúrgico de cambio
rápido, y un sistema de visualización en tercera
dimensión de alta definición, como se muestra en la
figura 8 [18].

Los beneficios que proporciona el robot DA
VINCI son [18]:

  • Una menor pérdida de sangre y
    eminente reducción del dolor [18].

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  • Periodo de recuperación
    más corto y no deja secuela de cicatrices
    [18].

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Figura 8. Robot DA VINCI [17].

III-B. ROBOT ZEUS

Sistema quirúrgico robótico
que está compuesto por dos subsistemas, los cuales son
llamados: lado del cirujano y el lado del paciente
[19].

En el primer subsistema al lado del
cirujano existe una con-sola de manipulación por parte del
médico, mientras tanto en el subsistema del lado del
paciente incluyen brazos robóticos, en la figura 9 se
muestra el equipo completo del robot ZEUS [19].

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Figura 9. Robot Zeus y subsistemas consola
del médico y brazos robóticos en el lado del
paciente [19].

El estudio de la robótica para la
cirugía cardíaca es un progreso muy importante en
el campo. Diseñado para dar al médico una exactitud
mayor en el desempeño de intervenciones
micro-quirúrgicas [20].

CONCLUSIONES

Este ensayo está basado en conocer
el avance científico que ha tenido durante los
últimos años la robótica y que se ha ido
implementado en la vida del ser humano, específicamente en
el campo de la medicina generando un cambio en la vida de
personas de tercera edad y discapacitadas, obteniendo una
medicina de mejor calidad.

Gracias a los avances tecnológicos
en la robótica podemos decir que disfrutamos de nuevas
herramientas como para rehabilitaciones físicas menos
costosas, prótesis, e intervenciones quirúrgicas
perfectas.

Indiscutiblemente todos estos
métodos van a permitir al ser humano tener ventajas en
tratamiento complicados y asi las investigaciones en la
robótica aplicada a la medicina siga
evolucionando.

REFERENCIAS

[1] Oscar Andrés Vivas Albán,
"Aplicaciones De La Robótica Al Campo De La Medicina,"
tech. rep., Universidad del Cauca, Popayán, Colombia,
2007.

[2] H. M. Díaz, "Introducción
a la robótica," 2004.

[3] P. Dario, E. Guglielmelli, B. Allotta,
S. Superiore, and S. Anna, "Robotics in Medicine," Intelligent
Robots and Systems "94. "Advanced Robotic Systems and the Real
World", IROS "94. Proceedings of the IEEE/RSJ/GI International
Conference on, vol. 2, pp. 739 – 752, 1994.

[4] R. Barea, "Robótica
médica."

[5] I. Robotics and A. Magazine, "The
authors review the most important past and ongoing research
projects in," Robotics & Automation Magazine, IEEE, vol. 3,
no. September, p. 3, 1996.

[6] A. M. C. Paredes,
"hexoesqueleto-mecanico," 2014.

[7] T. Kawabata, H. Satoh, and Y. Sankai,
"Working posture control of robot suit HAL for reducing
structural stress," 2009 IEEE International Conference on
Robotics and Biomimetics, ROBIO 2009, pp. 2013–2018,
2009.

[8] H. Kawamoto, H. Kandone, T. Sakurai, R.
Ariyasu, Y. Ueno, K. Eguchi, and Y. Sankai, "Development of an
Assist Controller with Robot Suit HAL for Hemiplegic Patients
Using Motion Data on the Unaffected Side," pp. 3077–3080,
2014.

[9] J. Zariffa, N. Kapadia, J. L. K.
Kramer, P. Taylor, M. Alizadeh-Meghrazi, V. Zivanovic, R. Willms,
a. Townson, a. Curt, M. R. Popovic, and J. D. Steeves,
"Feasibility and efficacy of upper limb robotic rehabilitation in
a subacute cervical spinal cord injury population," Spinal Cord,
vol. 50, pp. 220–226, 2012.

[10] J. Zariffa, N. Kapadia, J. L. K.
Kramer, P. Taylor, M. Alizadeh-Meghrazi, V. Zivanovic, U.
Albisser, R. Willms, A. Townson, A. Curt, M. R. Popovic, and J.
D. Steeves, "Relationship between clinical assessments of
function and measurements from an upper-limb robotic
rehabilitation device in cervical spinal cord injury," IEEE
Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering,
vol. 20, no. 3, pp. 341–350, 2012.

[11] H. Yaguchi, K. Sato, M. Kojima, K.
Sogen, and Y. Takaoka, "Development of 3D viewer based
teleoperation nterface for Human SupportRobot HSR," pp.
1–12, 2014.

[12] T. City, "TMC Develops Independent
Home-living-assistance Robot Prototype," pp. 1–2, 2012.
[13] L. Puglisi and H. Moreno, "Prótesis
Robóticas," Departamento de Automática,
Ingeniería electrónica e Informática
Industrial, pp. 1–10,

2007.

[14] U. L. Amputee, "Upper Limb Amputee,"
pp. 983–987, 2008.

[15] R. Aracil, C. Balaguer, and M. Armada,
"Robots de servicio," Revista Iberoamericana de Automática
e Informática Industrial RIAI, vol. 5, pp. 6–13,
2008.

[16] A. J. Huete, J. G. Victores, S.
Martínez, A. Giménez, and C. Balaguer, "Personal
autonomy rehabilitation in home environments by a portable
assistive robot," IEEE Transactions on Systems, Man and
Cybernetics Part C: Applications and Reviews, vol. 42, no. 4, pp.
561–570, 2012.

[17] Cuevas Rosales Maria del Socorro,
"uso-robotica-y-tecnologias-cirugiasalto-riesgo," tech. rep.,
BENEMERITA UNIVERSIDAD AUTONOMA DE PUEBLA, Puebla. México,
2011.

[18] H. Villavicencio Mavrich,
"Cirugía laparoscópica avanzada robótica Da
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Urología y su comparación con la cirugía
abierta y laparoscópica," Actas Urológicas
Españolas, vol. 30, pp. 1–12, 2006.

[19] J. Marescaux and F. Rubino, "The ZEUS
robotic system: Experimental and clinical applications," Surgical
Clinics of North America, vol. 83, pp. 1305–1315,
2003.

[20] A. C. Ramos, "Cirugía
robótica," vol. 25, 2003.

 

 

Autor:

Felipe Leonardo Pineda
Pineda

Universidad Politécnica Salesiana,
Sede Cuenca

Electrónica Analógica
II

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