Un equipo dirigido por el profesor Sylvain Martel en el Polytechnique Montréal Nanorobotics Laboratory ha desarrollado un enfoque novedoso para abordar uno de los mayores desafíos de la cirugía endovascular: cómo llegar a las ubicaciones fisiológicas más difíciles de acceder. Su solución es una plataforma robóticaque utiliza el campo marginal generado por el imán superconductor de un escáner clínico de resonancia magnética MRI para guiar los instrumentos médicos a través de estructuras vasculares más profundas y complejas. El enfoque se ha demostrado con éxito in vivo , y es el tema de un artículo recién publicado en Ciencia Robótica .
Cuando un investigador "piensa fuera de la caja" - literalmente
Imagine tener que empujar un cable tan delgado como un cabello humano más y más dentro de un tubo muy largo y muy estrecho lleno de giros y vueltas. La falta de rigidez del cable, junto con las fuerzas de fricción ejercidas en las paredes del tubo,eventualmente hará que la maniobra sea imposible, con el cable que termina doblado sobre sí mismo y atascado en un giro del tubo. Este es exactamente el desafío que enfrentan los cirujanos que buscan realizar procedimientos mínimamente invasivos en partes cada vez más profundas del cuerpo humano dirigiendo uncable guía u otra instrumentación como un catéter a través de redes estrechas y tortuosas de vasos sanguíneos.
Sin embargo, es posible aprovechar una fuerza de tracción direccional para complementar la fuerza de empuje, contrarrestando las fuerzas de fricción dentro del vaso sanguíneo y moviendo el instrumento mucho más lejos. La punta del dispositivo está magnetizada y arrastrada dentro de los vasos porla fuerza de atracción de otro imán. Solo un poderoso imán superconductor fuera del cuerpo del paciente puede proporcionar la atracción adicional necesaria para dirigir el dispositivo magnetizado lo más lejos posible. Hay una pieza de equipo hospitalario moderno que puede desempeñar ese papel: un escáner de resonancia magnética,que tiene un imán superconductor que genera un campo decenas de miles de veces más fuerte que el de la Tierra.
El campo magnético dentro del túnel de un escáner de resonancia magnética, sin embargo, es uniforme; esta es la clave de cómo se realizan las imágenes del paciente. Esa uniformidad plantea un problema: tirar de la punta del instrumento a través de las estructuras vasculares laberínticas, la guía magnéticael campo debe ser modulado a la mayor amplitud posible y luego disminuirse lo más rápido posible.
Reflexionando sobre ese problema, el profesor Martel tuvo la idea de usar no el campo magnético principal presente dentro del túnel de la máquina de MRI, sino el llamado campo marginal fuera de la máquina ". Los fabricantes de escáneres de MRI normalmente reducirán el campo marginal al mínimo", explica." El resultado es un campo de amplitud muy alta que se desintegra muy rápidamente. Para nosotros, ese campo marginal representa una solución excelente que es muy superior a los mejores enfoques de guía magnética existentes, y está en un espacio periféricoconducen a intervenciones a escala humana. Según nuestro conocimiento, esta es la primera vez que se utiliza un campo marginal de IRM para una aplicación médica ", agrega.
Mueva al paciente en lugar del campo
Para dirigir un instrumento profundamente dentro de los vasos sanguíneos, no solo se requiere una fuerza de atracción fuerte, sino que esa fuerza debe orientarse para tirar de la punta magnética del instrumento en varias direcciones dentro de los vasos. Debido al tamaño y peso del escáner de MRI,es imposible moverlo para cambiar la dirección del campo magnético. Para evitar ese problema, el paciente se mueve cerca de la máquina de resonancia magnética. La plataforma desarrollada por el equipo del profesor Martel utiliza una mesa robótica colocada dentro del campo marginal próximoal escáner
La tabla, diseñada por Arash Azizi, el autor principal del artículo y un candidato a doctorado en ingeniería biomédica cuyo asesor de tesis es el profesor Martel, puede moverse en todos los ejes para posicionar y orientar al paciente según la dirección en la que el instrumentodebe guiarse a través de su cuerpo. La mesa cambia automáticamente la dirección y orientación para posicionar al paciente de manera óptima para las etapas sucesivas del viaje del instrumento gracias a un sistema que mapea las fuerzas direccionales del campo magnético del escáner de resonancia magnética, una técnica que el profesor Martel tieneapodado Fringe Field Navigation FFN.
An in vivo el estudio de FFN con mapeo de rayos X demostró la capacidad del sistema para la dirección eficiente y mínimamente invasiva de instrumentos de diámetro extremadamente pequeño en lo profundo de estructuras vasculares complejas que hasta ahora eran inaccesibles utilizando métodos conocidos.
Robots al rescate de cirujanos
Esta solución robótica, que supera en gran medida los procedimientos manuales, así como las plataformas basadas en campos magnéticos existentes, permite procedimientos de intervención endovascular en regiones muy profundas y, por lo tanto, actualmente inaccesibles del cuerpo humano.
El método promete ampliar las posibilidades de aplicación de diversos procedimientos médicos, incluidos el diagnóstico, la imagen y los tratamientos locales. Entre otras cosas, podría servir para ayudar a los cirujanos en los procedimientos que requieren los métodos menos invasivos posibles, incluido el tratamiento del daño cerebral como un aneurismao un derrame cerebral.
Este trabajo de investigación recibió el apoyo del Programa de Cátedras de Investigación de Canadá.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Polytechnique Montréal . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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