Estudio del comportamiento de las cavidades de expansión radial del motor neumático del sistema Endoworm. Verificación de los protocolos de medida, análisis de resultados y propuesta de mejora

Abstract

[ES] La enteroscopia consiste en una exploración del intestino delgado en la que se utiliza un enteroscopio, el cual es un endoscopio de gran longitud y flexibilidad. En la actualidad, la enteroscopia sigue siendo un procedimiento complejo que, además puede suponer riesgos para el paciente. Por ello, existen vías de investigación cuyo fin es facilitar el avance a través del intestino delgado a la vez que disminuyan sus complicaciones, concretamente mediante el desarrollo sistemas robotizados. Los sistemas con más aceptación en Europa funcionan mediante el inflado y desinflado de balones o globos, que forman pliegues en las paredes del intestino facilitando la observación del tracto gastrointestinal. Con este enfoque, nacen dispositivos como Endoworm, que está conformado por un sistema electrónico y un sistema neumático de doble balón. En el presente trabajo fin de grado, se propone mejorar la capacidad de fijación del sistema neumático del prototipo Endoworm 3.0 en una localización anatómica concreta del intestino. En particular, se proponen dos diseños alternativos a las cavidades de expansión radial, que incorporan láminas lineales de relieve sobre la superficie externa de dichas cavidades, en distintas orientaciones. Se han realizado ensayos sistemáticos de fuerza, así como mediciones del diámetro de hinchado de los distintos diseños. Sin embargo, estadísticamente, los resultados obtenidos no han mostrado diferencias significativas entre los diseños propuestos. Por último, sí se han detectado debilidades entre los diseños y se han puesto de manifiesto posibles líneas de mejora del dispositivo al complementar la parte experimental con un modelo analítico del hinchado de las cavidades de expansión radial.

[CA] La enteroscopia consisteix en una exploració de l'intestí prim en la qual s'utilitza un enteroscopio, el qual és un endoscopi de gran longitud i flexibilitat. En l'actualitat, la enteroscopia continua sent un procediment complex que, a més pot suposar riscos per al pacient. Per això, existeixen vies d'investigació a fi de la qual és facilitar l'avanç a través de l'intestí prim alhora que disminuïsquen les seues complicacions, concretament mitjançant el desenvolupament sistemes robotitzats. Els sistemes amb més acceptació a Europa funcionen mitjançant l'unflat i desunflat de balons o globus, que formen plecs en les parets de l'intestí facilitant l'observació del tracte gastrointestinal. Amb aquest enfocament, naixen dispositius com Endoworm, que està conformat per un sistema electrònic i un sistema pneumàtic de doble baló. En el present treball fi de grau, es proposa millorar la capacitat de fixació del sistema pneumàtic del prototip Endoworm 3.0 en una localització anatòmica concreta de l'intestí. En particular, es proposen dos dissenys alternatius a les cavitats d'expansió ra,dial, que incorporen línies de relleu sobre la superfície externa d'aquestes cavitats. S'han realitzat assajos sistemàtics de força, així com mesuraments del diàmetre d'unflat dels diferents dissenys. No obstant això, estadísticament, els resultats obtinguts no han mostrat diferències significatives entre els dissenys proposats. Finalment, sí s'han detectat febleses entre els dissenys i s'han posat de manifest possibles línies de millora del dispositiu en complementar la part experimental amb un model analític de l'unflat de les cavitats d'expansió radial.

[EN] Enteroscopy consists on an exploration of the small intestine using an enteroscope, which is a long and flexible endoscope. Nowadays, the enteroscopy is still a complex procedure that could involve risks for patients. Due to that, many research and development approaches aim to ease the forward movement through the small intestine at the same time that to reduce complications, specifically by the development of robotic systems. The systems which have the most acceptance in Europe operate by the inflation and deflation of balloons, that fold the intestine walls, thus facilitating the gastrointestinal tract observation. With this approach, devices such us Endoworm are born. Endoworm consists of an electronic system and a pneumatic double balloon system. In this Bachelor’s tesis, it is proposed to improve the fixation capacity of the pneumatic system of the Endoworm 3.0 prototipe at a specific anatomical location inside the intestine. In particular, two designs for its radial expansion cavities are proposed, that incorporate relief lines over their external surface. Systematic force tests have been carried out, as well as measurements of the inflation diameter of the different designs. However, statistically, the results obtained have not shown significant differences between the proposed designs. Finally, weaknesses have been detected between the designs and possible lines of improvement of the device have been revealed by complementing the experimental part with an analytical model of the inflation of the radial expansion cavities.