Diseño de un modelo de intestino artificial para testar dispositivos de enteroscopia

Abstract

[ES] La exploración del intestino delgado, debido a la localización y longitud de este, tiene un alto grado de dificultad y requiere de un dispositivo especial llamado enteroscopio. Este dispositivo de morfología larga y fina cuenta con una cámara, distintos útiles de trabajo, y de un complicado sistema de avance. El enteroscopio se introduce por vía oral o anal y en muchos casos precisa de la sedación del paciente. Para manejar este dispositivo se requiere la intervención de dos profesionales de la salud. El endoscopista que realiza la operación y un segundo profesional que gestiona el sistema de avance del enteroscopio. El dispositivo Endoworm es un sistema de enteroscopia semiautónomo que se adapta a un enteroscopio convencional y que, basado en el doble balón automatiza el proceso de avance para que pueda ser manipulado por un único profesional de la salud. A lo largo del proyecto, el grupo de investigación ha desarrollado diversos modelos del dispositivo Endoworm en los que se han ido mejorando las capacidades del dispositivo. Con el fin de constatar y cuantificar los avances, se ha empleado un modelo de intestino lineal, dónde se hacía avanzar el prototipo en el interior de un tubo en línea recta. De esta forma se evaluaba la capacidad de avance y se realizaban las modificaciones necesarias. El problema que surge al emplear este modelo es que es muy simplificado y, aunque permite comparar los diferentes prototipos, los resultados no permiten obtener conclusiones generales ya que se ignoran elementos delimitantes o de fijación como la pared abdominal o el mesenterio. En un trabajo anterior a este se desarrolló un modelo dónde se introdujo una geometría curva y elementos que limitan el movimiento del intestino y lo fijan, para aportar un mayor realismo a las pruebas realizadas con el prototipo de enteroscopio. A pesar de ello, este modelo también presenta limitaciones como el hecho de que el intestino está compuesto por más de una curva y que la pared abdominal la recubre por completo. Así pues, el objetivo de este trabajo es realizar un diseño de intestino artificial que supere estas limitaciones. Se pretende introducir más de una curva en el modelo y cerrar por completo la pared abdominal. Además, se añadirán elementos que limiten el movimiento de intestino por la cara interna de las curvas, al igual que cualquier elemento que se considere necesario para aportar un mayor realismo al modelo. Los resultados de este proyecto se utilizarán, en una primera fase, para evaluar el dispositivo Endoworm. En caso de que los resultados sean satisfactorios, se puede proponer el modelo de intestino artificial como sistema de ensayo para la formación de futuros endoscopistas.

[EN] The examination of the small intestine, due to its location and length, has a high degree of difficulty and requires a special device called an enteroscope. This device has a long and fine morphology, a camera, different working tools, and a complicated advance system. The enteroscope is inserted orally or anally, which requires the sedation of the patient. To handle this device requires the intervention of two health professionals. The endoscopist who performs the operation and a second professional who manages the enteroscope advancement system. The Endoworm device is a semi-autonomous enteroscopy system that adapts to a conventional enteroscope. It is based on the double-balloon enteroscope. This device automates the advancement process of the enteroscope, so that it can be manipulated by a single healthcare professional. Throughout the project, the research group has developed various models of the Endoworm device in which the capabilities of the device have been improved. In order to verify and quantify the progress, a linear intestine model was used, where the prototype was advanced inside a tube in a straight line. In this way, the ability to move forward was evaluated and the necessary modifications were made. The problem that arises when using this model is that it is very simplified and, although it allows the different prototypes to be compared, the results do not allow general conclusions to be drawn since delimiting or fixing elements such as the abdominal wall or the mesentery are ignored. In a work before this, a model was developed where a curved geometry and elements that limit the movement of the intestine and fix it were introduced. This was made to provide greater realism to the tests carried out with the enteroscope prototype. Despite this, this model also has limitations such as the fact that the intestine is made up of more than one curve and that the abdominal wall covers it completely. Thus, the objective of this work is to carry out an artificial intestine design that overcomes these limitations. It is intended to introduce more than one curve in the model and completely close the abdominal wall. In addition, elements that limit bowel movement will be added on the inside of the curves, as well as any element that is considered necessary to provide greater realism to the model. The results of this project will be used, firstly, to evaluate the Endoworm device. If the results are satisfactory, the artificial intestine model can be proposed as a system for training future endoscopists.

[CA] L'exploració de l'intestí prim, a causa de la localització i longitud d'aquest, té un alt grau de dificultat i requereix d'un dispositiu especial anomenat enteroscopi. Aquest dispositiu de morfologia llarga i fina compta amb una càmera, diferents estris de treball, i d'un complicat sistema d'avanç. L'enteroscopi s'introdueix per via oral o anal i en molts casos necessita de la sedació del pacient. Per gestionar aquest dispositiu es requereix la intervenció de dos professionals de la salut. L'endoscopista que realitza l'operació i un segon professional que gestiona el sistema d'avanç de l'enteroscopi El dispositiu Endoworm és un sistema d'enteroscòpia semiautònom que s'adapta a un enteroscopi convencional i que, basat en el doble baló automatitza el procés d'avanç perquè puga ser manipulat per un únic professional de la salut. Al llarg de el projecte, el grup d'investigació ha desenvolupat diversos models del dispositiu Endoworm en els quals s'han anat millorant les capacitats del dispositiu. Per tal de comprovar i quantificar els avanços, s'ha emprat un model d'intestí lineal, on es feia avançar el prototip a l'interior d'un tub en línia recta. D'aquesta manera s'avaluava la capacitat d'avanç i es realitzaven les modificacions necessàries. El problema que sorgeix a l'emprar aquest model és que és molt simplificat i, encara que permet comparar els diferents prototips, els resultats no permeten obtenir conclusions generals ja que s'ignoren elements delimitants o de fixació com la paret abdominal o el mesenteri. En un treball anterior a aquest es va desenvolupar un model on es va introduir una geometria corba i elements que limiten el moviment de l'intestí i el fixen, per aportar un major realisme a les proves realitzades amb el prototip de enteroscopi. Tot i això, aquest model també presenta limitacions com el fet que l'intestí està compost per més d'una corba i que la paret abdominal la recobreix completament. Així doncs, l'objectiu d'aquest treball és realitzar un disseny d'intestí artificial que superi aquestes limitacions. Es pretén introduir més d'una corba en el model i tancar del tot la paret abdominal. A més, s'afegiran elements que limitin el moviment d'intestí per la cara interna de les corbes, a l'igual que qualsevol element que es consideri necessari per aportar un major realisme a el model. Els resultats d'aquest projecte s'utilitzaran, en una primera fase, per avaluar el dispositiu Endoworm. En cas que els resultats siguin satisfactoris, es pot proposar el model d'intestí artificial com a sistema d'assaig per a la formació de futurs endoscopistes.