Como vemos con demasiada frecuencia, una cura que se considera de última generación en la práctica médica actual puede provocar problemas futuros para el paciente. Los dispositivos médicos y los tratamientos biotecnológicos pueden resolver el problema de salud inmediato y tal vez salvar la vida del paciente, pero las complicaciones imprevistas o las limitaciones del ciclo de vida de la tecnología pueden generar la necesidad de un tratamiento médico o una reparación en el futuro.
Tal es el caso de quienes se han sometido a una cirugía de reemplazo total de cadera (RTC), que con el tiempo puede provocar osteolisis. La degradación ósea de este tipo se identificó como el efecto adverso a largo plazo más significativo asociado con la RTC en la conferencia de consenso de los Institutos Nacionales de Salud sobre reemplazos totales de cadera. La incidencia de osteolisis periprotésica en muchos estudios es mayor que la suma del resto de las complicaciones. En el Registro Sueco de Reemplazo Total de Cadera, la osteolisis representó más del 75% de los pacientes sometidos a cirugía de revisión de cadera.
Tratamiento actual de la osteólisis
La degradación ósea es un problema grave en la cavidad de la cadera, ya que hace que la copa del implante se afloje y haga que la cadera sea inestable. Caminar se vuelve difícil y las caídas son especialmente graves, ya que muchas de las personas que reciben este tratamiento son de edad avanzada. En muchos casos, se necesita una cirugía de revisión.
La osteólisis se produce normalmente debido al desgaste del revestimiento de polietileno del implante de cadera, que libera partículas que provocan pérdida ósea. En el tratamiento menos invasivo de la osteólisis, los cirujanos suelen utilizar herramientas rígidas para desbridar la lesión resultante; sin embargo, con estos instrumentos inflexibles, las lesiones de formas complejas representan alrededor del 50 % de los casos y no son completamente tratables.
Investigación y desarrollo de ingeniería de Johns Hopkins
Los investigadores del Laboratorio de Detección Computacional y Robótica del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad Johns Hopkins están buscando reemplazar la cirugía de revisión de cadera con un procedimiento que combina sensores de forma avanzados con robótica. El objetivo principal es ampliar las áreas de la cavidad de la cadera a las que se puede llegar para eliminar lesiones y lograr una solución de reparación menos invasiva, y aumentar el número de casos que se pueden tratar.
El robot es una estructura similar a un tubo de 35 mm de largo con un diámetro interior de 6 mm. Su flexibilidad permite una curvatura en forma de C hacia la derecha o hacia la izquierda, e incluso una curva en forma de S. Se utiliza un lumen de 4 mm en el interior para pasar las herramientas para el proceso de desbridamiento, así como para succionar el material eliminado. El uso de una herramienta flexible conlleva la complicación de controlar el robot. La candidata a doctorado Shahriar Sefati, que está trabajando en la siguiente fase de desarrollo, explica: "Se vuelve complicado cuando se quieren hacer grandes curvaturas. 137 grados de curvatura en el robot flexible es mucho, así que la parte importante ahora es la necesidad de controlar el robot".
Shahriar y el equipo de LCSR se dieron cuenta de que se necesitaban sensores especializados para determinar dónde se encuentra el robot y cómo se configura la forma en tiempo real durante la cirugía de reparación. Se designaron dos canales en la serpiente para pequeños sensores de forma de fibra óptica, que requerían una fabricación de alta precisión. Como la precisión era clave, Shahriar recurrió a Potomac para crear muescas de 150 micrones de diámetro en el alambre de Nitinol que requería la estructura.
Micromecanizado láser de estructuras diminutas en nitinol
Como Potomac ha trabajado en aleaciones con memoria de forma, como el Nitinol, para muchos clientes de dispositivos médicos a lo largo de los años, comprendimos claramente la interacción entre el láser y el material que se requiere para el trabajo. Como mencionó Shahriar, la precisión era importante por varias razones. Las muescas de 150 micrones de diámetro debían mantener la tolerancia en la longitud de 35 mm de la estructura. Además, agrega, "la precisión de estas pequeñas piezas era importante ya que todo el conjunto debe encajar bien".
Los láseres de Potomac pueden producir tamaños de punto tan pequeños como 1 micrón, por lo que el tamaño de diámetro de 150 micrones fue fácil de producir. Sin embargo, nuestra experiencia en la fabricación de piezas con alta precisión y manteniendo tolerancias estrictas es el resultado de una amplia gama de herramientas, accesorios, control del haz láser y otras habilidades de fabricación avanzadas y sofisticadas. El micromaquinado láser combina muchos procesos para crear dispositivos pequeños como los necesarios para el sensor de forma del robot que se describe aquí.
Si bien disfrutamos fabricando piezas y dispositivos para nuestros clientes en todas las industrias, desde biotecnología hasta dispositivos médicos y pantallas hasta productos de consumo, existe una satisfacción especial en trabajar con grupos como el Laboratorio de Detección Computacional y Robótica para mejorar la atención médica de la humanidad.
