Las configuraciones más comunes de cables de tungsteno en robots quirúrgicos incluyen las de 8×19, 7×37 y 19×19. El cable mecánico con hilo de tungsteno 8×19 incluye 201 hilos, el 7×37 incluye 259 hilos y el 19×19 incluye 361 hilos helicoidales trenzados. Si bien el acero inoxidable se utiliza en diversas aplicaciones, incluyendo numerosos dispositivos médicos y quirúrgicos, no existe un sustituto para los cables de tungsteno en robótica quirúrgica.
Pero, ¿por qué el acero inoxidable, un material tan conocido para cables mecánicos, es cada vez menos popular en los sistemas de accionamiento de robots quirúrgicos? Al fin y al cabo, los cables de acero inoxidable, especialmente los de microdiámetro, son omnipresentes en aplicaciones militares, aeroespaciales y, sobre todo, en un sinfín de otras aplicaciones quirúrgicas.
Pues bien, la razón por la que los cables de tungsteno están sustituyendo al acero inoxidable en el control de movimiento de los robots quirúrgicos no es tan misteriosa como podría pensarse: tiene que ver con la durabilidad. Pero como la resistencia de este cable mecánico no se mide únicamente por su resistencia a la tracción lineal, necesitamos evaluar su resistencia como medida de rendimiento, recopilando datos de diversos escenarios que reflejen condiciones reales de uso.
Tomemos como ejemplo la estructura 8×19. Como uno de los diseños de cables mecánicos más utilizados para lograr el cabeceo y la guiñada en robots quirúrgicos, el 8×19 supera con creces a su contraparte de acero inoxidable a medida que aumenta la carga.
Cabe destacar que el tiempo de ciclo y la resistencia a la tracción del cable de tungsteno aumentaron con el incremento de la carga, mientras que la resistencia del cable alternativo de acero inoxidable disminuyó drásticamente en comparación con la resistencia del tungsteno a la misma carga.
Un cable de acero inoxidable con una carga de 10 libras y un diámetro de aproximadamente 0,018 pulgadas proporciona solo el 45,73 % de los ciclos que se logran con el tungsteno con el mismo diseño 8×19 y diámetro de alambre.
De hecho, este estudio en particular demostró de inmediato que, incluso con una carga de 44,5 N (10 libras), el cable de tungsteno funcionaba más del doble de veces que el cable de acero inoxidable. Dado que, como todos los componentes, los cables micromecánicos dentro de un robot quirúrgico deben cumplir o superar estrictos requisitos reglamentarios, el cable debería ser capaz de soportar cualquier carga, ¿verdad? Por lo tanto, el análisis muestra que usar un cable de tungsteno de 8 × 19 mm del mismo diámetro, en comparación con un cable de acero inoxidable, ofrece una ventaja inherente en resistencia y garantiza que el robot se alimente con el material de cable más resistente y duradero de las dos opciones.
Además, en el caso del diseño 8×19, el número de ciclos de un cable de tungsteno es al menos 1,94 veces mayor que el de un cable de acero inoxidable del mismo diámetro y carga. Asimismo, los estudios han demostrado que los cables de acero inoxidable no pueden igualar la elasticidad del tungsteno, incluso si la carga aplicada aumenta gradualmente de 10 a 30 libras. De hecho, la diferencia entre ambos materiales de cable va en aumento. Con la misma carga de 30 libras, el número de ciclos se incrementa a 3,13 veces. El hallazgo más importante fue que los márgenes nunca disminuyeron (hasta 30 puntos) a lo largo del estudio. El tungsteno siempre ha tenido un mayor número de ciclos, con un promedio del 39,54 %.
Si bien este estudio examinó alambres de diámetros específicos y diseños de cables en un entorno altamente controlado, demostró que el tungsteno es más resistente y proporciona más ciclos con tensiones, cargas de tracción y configuraciones de poleas precisas.
Es fundamental colaborar con un ingeniero mecánico especializado en tungsteno para lograr el número de ciclos necesarios para su aplicación robótica quirúrgica.
Ya sea acero inoxidable, tungsteno o cualquier otro material para cables mecánicos, no existen dos conjuntos de cables con el mismo bobinado primario. Por ejemplo, los microcables generalmente no requieren los hilos conductores ni las tolerancias extremadamente precisas de los accesorios aplicados al cable.
En muchos casos, existe cierta flexibilidad a la hora de elegir la longitud y el calibre del cable, así como la ubicación y el tamaño de los accesorios. Estas dimensiones constituyen la tolerancia del conjunto de cables. Si el fabricante de cables mecánicos puede implementar conjuntos de cables que cumplan con las tolerancias de la aplicación, estos conjuntos solo podrán utilizarse en su entorno real.
En el caso de los robots quirúrgicos, donde hay vidas en juego, lograr las tolerancias de diseño es el único resultado aceptable. Por lo tanto, se puede afirmar que los cables mecánicos ultrafinos que imitan cada movimiento del cirujano los convierten en algunos de los más sofisticados del planeta.
Los conjuntos de cables mecánicos que se encuentran dentro de estos robots quirúrgicos también ocupan espacios pequeños y reducidos. Es realmente asombroso que estos conjuntos de cables de tungsteno encajen a la perfección en los canales más estrechos, sobre poleas no más grandes que la punta de un lápiz infantil, y que realicen ambas funciones manteniendo un movimiento con un número predecible de ciclos.
También es importante tener en cuenta que su ingeniero de cableado puede asesorarle con antelación sobre los materiales de los cables, lo que podría ahorrarle tiempo, recursos e incluso costes, variables clave a la hora de planificar una estrategia sólida para el lanzamiento de su robot al mercado.
Con el rápido crecimiento del mercado de la robótica quirúrgica, simplemente proporcionar cables mecánicos para facilitar el movimiento ya no es suficiente. La velocidad y la eficacia con la que los fabricantes de robots quirúrgicos lancen sus innovaciones al mercado dependerán sin duda de la facilidad con la que sus productos estén listos para el consumo masivo. Por eso es importante tener en cuenta que sus ingenieros mecánicos investigan, mejoran y crean estos conjuntos de cables a diario.
Por ejemplo, a menudo ocurre que los proyectos de robótica quirúrgica pueden comenzar con la resistencia, la ductilidad y la capacidad de conteo de ciclos del acero inoxidable, pero aun así utilizar tungsteno en una etapa posterior del desarrollo de la robótica.
Los fabricantes de robots quirúrgicos solían usar acero inoxidable en las primeras etapas del diseño, pero posteriormente optaron por el tungsteno debido a su rendimiento superior. Si bien esto puede parecer un cambio repentino en el enfoque del control de movimiento, en realidad es solo una apariencia de cambio. La modificación del material es el resultado de una colaboración obligatoria entre el fabricante del robot y los ingenieros mecánicos contratados para fabricar los cables.
Los cables de acero inoxidable siguen consolidándose como un elemento básico en el mercado de instrumental quirúrgico, especialmente en el campo de los equipos endoscópicos. Sin embargo, si bien el acero inoxidable es capaz de soportar el movimiento durante los procedimientos endoscópicos/laparoscópicos, no tiene la misma resistencia a la tracción que su contraparte más frágil pero más densa y, por lo tanto, más resistente (llamada tungsteno).
Si bien el tungsteno es ideal para reemplazar al acero inoxidable como material de elección para los cables de los robots quirúrgicos, es fundamental una buena colaboración entre los fabricantes de cables. Trabajar con un ingeniero mecánico especializado en cables ultrafinos no solo garantiza que sus cables sean fabricados por consultores y fabricantes de primer nivel, sino que elegir al fabricante adecuado también asegura que priorice la ciencia y el ritmo de mejora del plan de construcción, lo que le permitirá alcanzar sus objetivos de control de movimiento más rápido que sus competidores.
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