Afastador de costelas automático: métodos suaves na cirurgia.

Uma empresa de alta tecnologia sediada nos Estados Unidos desenvolveu um afastador de costelas automático para reduzir a dor pós-operatória dos pacientes e melhorar a sua recuperação. Os motores maxon de alto binário garantem o movimento sem solavancos do instrumento cirúrgico.

A maxon oferece uma gama extensa de motores e comandos de motor. A série EC sem escovas é particularmente adequada para aplicações de tecnologia médica. © 2012 maxon motor ag

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Embora nos pareça incrível: alguns dos instrumentos usados hoje em dia em cirurgia invasiva foram desenvolvidos nos anos 1930, não sofrendo mais da que algumas melhorias desde então. Na maioria dos casos, estes instrumentos cumprem a sua função, mas originam longas convalescenças. Especialmente nas intervenções ao tórax, como por ex., ao coração e pulmões. Hoje em dia, existem basicamente dois métodos de abrir a caixa torácica o suficientemente para a intervenção do cirurgião: a toracotomia (incisão praticada no espaço intercostal) e a esternotomia (secção longitudinal do esterno). Na toracotomia acede-se aos órgãos através de uma incisão entre duas costelas. Numa esternotomia o cirurgião abre a caixa torácica serrando longitudinalmente o esterno. Em ambos os casos, o cirurgião separa as costelas ou ambos os lados do esterno com um afastador mecânico de manivela e lingueta. Seja como for, a separação intercostal envolve forças consideráveis.

A equipa de engenheiros da estadunidense Physcient chegou à conclusão de que a força necessária para separar as costelas equivale aproximadamente ao peso do paciente. Isto significa que o uso de um afastador pode provocar fraturas ósseas, compressão de nervos, hiperextensão de articulações e roturas de ligamentos. O que pode por sua vez dar lugar a traumas pós-operatórios. A Physcient (Durham, Carolina do Norte) desenvolveu tecnologias que permitem reduzir notavelmente os traumas relacionados com a abertura do tórax.

Chuck Pell, cofundador da empresa Physcient juntamente com Hugh Crenshaw, explica: "Havia dois problemas principais a resolver. Por um lado, o nosso afastador não podia ser maior que os que se usam atualmente nas salas de operação. Por outro, tinha de ser possível esterilizá-lo muito frequentemente."

“O objetivo com que se desenvolveu o afastador Assuage™ Smart Retractor™ da Physcient foi resolver, com a ajuda de novas tecnologias, um problema há muito tempo conhecido, tendo em conta que não podíamos modificar os métodos dos cirurgiões. Pell acrescenta: "Ambos estudámos Biomecânica. Por isso, tentamos sempre aplicar na tecnologia os nossos conhecimentos acerca da forma como os movimentos se desenrolam nos seres vivos. Dedicamo-nos há relativamente pouco tempo à instrumentação cirúrgica, um campo fascinante. Muitos dos instrumentos cirúrgicos que se usam hoje em dia foram inventados antes de a biomecânica se tornar uma ciência estabelecida”. Segundo o instituto “National Heart, Lung, and Blood Institute”, são realizadas anualmente mais de meio milhão de cirurgias ao coração. Se a isto se acrescentar as centenas de milhares de operações aos pulmões, torna-se evidente a necessidade de melhorar a instrumentação médica. O design obsoleto de afastadores de costelas contemporâneos e a quantidade de operações realizadas hoje em dia têm como resultado um número crescente de fraturas das costelas.

Crenshaw e Pell constataram que apenas as forças exercidas pelos afastadores de costelas tinham sido investigadas e constituíram um grupo de trabalho para quantificar os seus efeitos e desenvolver tecnologias que pudessem reduzir a incidência de traumas pós-operatórios. Os ossos são flexíveis e podem curvar bastante antes de partir. Isto é contudo dependente da velocidade com que se aciona o afastador. Se uma costela for dobrada bruscamente (como pode acontecer com um afastador de manivela), pode partir-se. Porque o tecido ósseo precisa de algum tempo para alongar. Graças aos sensores integrados no afastador de costelas automático Assuage™ é fácil detetar se os tecidos se tornam instáveis. Esta informação é passada ao instrumento, que modo que este pode reagir imediatamente em função do estado do tecido. Este circuito fechado de regulação do motor tem de ser extremamente exato e fiável para poder ser utilizado em dispositivos médicos.

Motores maxon com elevado binário para movimentos suaves

A Physcient fabricou o seu primeiro protótipo com base num motor maxon. Uma das especificações principais que o motor tem de cumprir é a ausência de cogging mesmo a baixas velocidades. O afastador de costelas deve mover-se de modo suave e sem solavancos, para reduzir ao mínimo a carga sobre o paciente. Os motores de corrente contínua sem escovas funcionam simplesmente com uma bateria. O seu comando integrado com sensores permite controlar a separação com precisão. Para lidar com as forças elevadas solicitadas, Physcient optou por motores de grande binário. “Os motores fornecidos pela maxon não têm apenas de lidar com as maiores forças de afastamento registadas na cirurgia, como também têm de funcionar com precisão absoluta, para minimizar possíveis danos aos ligamentos e tecidos moles”, comenta Pell.

A maxon produz uma vasta gama de motores com diâmetros de 6 até 90 mm para várias aplicações. A comutação eletrónica reduz ao mínimo as interferências eletromagnéticas. Os motores de corrente contínua sem escovas não possuem escovas mecânicas sujeitas a desgaste, o que garante uma longa vida útil. Além disso, os seus rolamentos de esferas pré-tensionados de primeira qualidade aumentam ainda mais a vida útil dos motores.

O Assuage™ Smart Retractor™ tem em conta a física de ossos e tecidos. Tal como na maioria dos projetos de investigação relacionados com a cirurgia cardiotorácica, foram efetuados testes com porcos, pois estes têm uma biomecânica muito semelhante à humana. A equipa de engenheiros da Physcient construiu um protótipo com duas faixas de linguetas metálicas curvas, onde cada banda suporta uma costela. Enquanto o separador afasta automaticamente uma costela de outra, o motor maxon regula-se com os sinais dos sensores de modo a garantir um processo de abertura suave. Durante a experiência com o separador da Physcient, dores e traumas nos tecidos foram consideravelmente reduzidos. Além disso a respiração tornou-se mais fácil e os tempos de convalescença menores. Quando a produção em série do Assuage™ estiver estabelecida, a equipa de engenharia da Physcient vai-se debruçar sobre outros instrumentos médicos que há muito tempo que não sofrem melhoras.

A Physcient tem sempre patente o bem estar do paciente nos seus melhoramentos da instrumentação médica. A empresa tem como projeto melhorar e automatizar todo o instrumental cirúrgico da sala de operações. A apresentação do Assuage™ Smart Retractor™ no mercado está prevista para 2013.