Análisis de compatibilidad magnética de materiales para el diseño de un robot médico, usando técnicas de simulación y procesamiento de imágenes

Abstract

Sin duda, uno de los mayores avances en la tecnología médica durante los últimos 50 años se ha dado en el campo de la radiología, entendida en su sentido general de obtención de imágenes de la anatomía humana. Dentro de las muchas técnicas existentes, la Resonancia Magnética (RM) merece una mención especial. La RM hace posible obtener imágenes altamente detalladas y precisas de la anatomía interna del organismo humano, con la gran ventaja de brindar altos niveles de contraste en los tejidos blandos y no involucrar altos niveles de radiación que pudiera ser peligrosa (cosas ambas que los rayos- X, por ejemplo, fracasan). Es ahora ya cosa usual entre el público en general el uso de túneles de resonancia magnética en hospitales y clínicas para el diagnóstico de muchos males y dolencias. Sin embargo, los principios de su funcionamiento (aun los más básicos) son casi desconocidos para el ciudadano de a pie. Un túnel de resonancia magnética permite obtener imágenes de alta definición de tejidos blandos en el interior del cuerpo humano. Para esto hace uso de campos magnéticos intensos y de ciertos principios físicos, además de todo un sistema de generación y decodificación de señales. Este equipo permite obtener imágenes en prácticamente tiempo real de los tejidos internos, aunque el médico o especialista permanece en un papel de observador. Esto es más que nada por una limitación técnica práctica: para que pueda funcionar eficientemente, el volumen abarcado por el aparato de lectura es reducido, limitándose generalmente a una cavidad cilíndrica que a las justas abarca al paciente (con una libertad de movimiento marginal). Sin embargo, un médico podría desear ser capaz de tocar o manipular cierto tejido interno (en una cirugía o un examen, por ejemplo) y al mismo tiempo ver en tiempo real lo que está ocurriendo dentro del cuerpo sin necesidad de una intervención quirúrgica. Además del espacio, existe el problema de la distorsión que el médico mismo o algún instrumento que esté usando pudiera originar en la imagen. Por todo esto, dicha "visualización interactiva" no es posible de lograr hasta el momento. Como solución a esta limitación, investigadores del Laboratorio de Mecatrónica en Medicina (Mechatronics in Medicine Laboratory o simplemente MiM-Lab) del Imperial College London, Reino Unido comenzaron a desarrollar un robot médico no-autónomo que permitiera a los médicos maniobrar un instrumento (sonda) remotamente haciendo uso de un manipulador robótica ([23]). Éste tendría la ventaja de ser pequeño y preciso, pudiendo trabajar con normalidad en el interior del túnel. El especialista lo controlaría desde el cuarto de control monitoreando sus movimientos en base a las imágenes mismas que brinda el equipo de resonancia magnética, lográndose una interacción en tiempo real. Sin embargo, surgen otras dificultades derivadas del diseño. de este mecanismo: Una de ellas es la interferencia generada por las señales eléctricas de control y de potencia, así como por la naturaleza intrínsecamente magnética de los motores eléctricos convencionales. Tales problemas fueron solucionados de forma ingeniosa utilizando señales de fibra óptica y motores alternativos como los piezoeléctricos (que sólo requieren de campos electrostáticos, mas no electromagnéticos).