Planificación de Trayectorias para Aguja Flexible de Cánula Basada en la Familia de Funciones del Modelo de Flexión...

Área de la Ciencia:

• Robótica
• Dispositivos Médicos
• Navegación Quirúrgica

Sus antecedentes:

• Las agujas flexibles tradicionales utilizan modelos cinemáticos idealizados para la planificación de trayectorias.
• Estos modelos no representan con precisión la flexión de la aguja, lo que provoca errores significativos de inserción.
• Las agujas flexibles canuladas ofrecen mayor flexibilidad y capacidades de corrección de trayectoria.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un modelo de flexión preciso para agujas flexibles canuladas basado en la teoría de grandes flexiones.
• Proponer un algoritmo de planificación de trayectorias mejorado para agujas flexibles en entornos ricos en obstáculos.
• Validar la eficacia y precisión del algoritmo propuesto a través de simulaciones y experimentos.

Principales métodos:

• Desarrollado un modelo de grandes flexiones para agujas flexibles canuladas.
• Formuladas relaciones entre la extensión del estilete y la discretización del modelo utilizando datos experimentales.
• Establecida una función para describir la flexión de la aguja en relación con la extensión del estilete.
• Implementado un algoritmo mejorado de árboles de exploración rápida (Rapidly-exploring Random Trees) para la planificación de trayectorias.
• Realizadas simulaciones comparativas y validación experimental.

Principales resultados:

• El algoritmo de planificación de trayectorias propuesto demostró una velocidad de búsqueda superior y una longitud de inserción total reducida en comparación con los modelos basados en ruedas.
• La inserción experimental logró errores medios de 0,77 y 0,91 mm, con errores máximos de 1,2 y 1,5 mm.
• La precisión del algoritmo cumplió los requisitos clínicos para la cirugía ordinaria.

Conclusiones:

• El modelo de flexión desarrollado predice con precisión las grandes deflexiones en agujas flexibles canuladas.
• El algoritmo de planificación de trayectorias mejorado aumenta la precisión y la eficiencia de la inserción de agujas flexibles.
• Este enfoque ofrece un avance significativo para los procedimientos quirúrgicos mínimamente invasivos.