Los ingenieros del MIT han desarrollado un sistema telerrobótico para ayudar a los cirujanos a tratar de manera rápida y remota a los pacientes que sufren un derrame cerebral o un aneurisma. Con un joystick modificado, los cirujanos de un hospital pueden controlar un brazo robótico en otro lugar para operar de manera segura a un paciente durante una ventana críticade tiempo que podría salvar la vida del paciente y preservar su función cerebral.
El sistema robótico, cuyo movimiento se controla a través de imanes, está diseñado para ayudar de forma remota en la intervención endovascular, un procedimiento que se realiza en situaciones de emergencia para tratar accidentes cerebrovasculares causados por un coágulo de sangre. Tales intervenciones normalmente requieren que un cirujano guíe manualmente un alambre delgadoal coágulo, donde puede eliminar físicamente el bloqueo o administrar medicamentos para romperlo.
Una limitación de tales procedimientos es la accesibilidad: los cirujanos neurovasculares a menudo se encuentran en importantes instituciones médicas que son difíciles de alcanzar para los pacientes en áreas remotas, particularmente durante la "hora dorada", el período crítico después del inicio de un accidente cerebrovascular, durante el cual el tratamientodebe administrarse para minimizar cualquier daño al cerebro.
El equipo del MIT prevé que su sistema robótico podría instalarse en hospitales más pequeños y ser guiado de forma remota por cirujanos capacitados en centros médicos más grandes. El sistema incluye un brazo robótico de grado médico con un imán adherido a su muñeca. Con un joystick e imágenes en vivo, un operador puede ajustar la orientación del imán y manipular el brazo para guiar un cable magnético suave y delgado a través de arterias y vasos.
Los investigadores demostraron el sistema en un "fantasma", un modelo transparente con vasos que replican arterias complejas del cerebro. Con solo una hora de entrenamiento, los neurocirujanos pudieron controlar de forma remota el brazo del robot para guiar un cable a través de un laberinto de vasospara llegar a las ubicaciones de destino en el modelo.
"Imaginamos que, en lugar de transportar a un paciente de un área rural a una gran ciudad, podrían ir a un hospital local donde las enfermeras podrían instalar este sistema. Un neurocirujano en un centro médico importante podría observar imágenes en vivo del paciente yusar el robot para operar en esa hora dorada. Ese es nuestro sueño futuro ", dice Xuanhe Zhao, profesor de ingeniería mecánica e ingeniería civil y ambiental en el MIT.
Zhao y su equipo publicaron sus hallazgos hoy en Ciencia Robótica. Los coautores del MIT incluyen al autor principal Yoonho Kim, Emily Genevriere y Jaehun Choe, junto con Pablo Harker, Robert Regenhardt, Justin Vranic, Adam Dmytriw y Aman Patel en el Hospital General de Massachusetts MGH, y Marcin Balicki de PhilipsInvestigue América del Norte.
inclinación y giro
La cirugía endovascular es un procedimiento especializado mínimamente invasivo que consiste en torcer y guiar con cuidado un cable médico delgado a través de las arterias y los vasos del cuerpo hasta una ubicación objetivo, de manera que se evite dañar las paredes de los vasos. El procedimiento normalmente requiere años de entrenamiento para uncirujano a maestro.
Los sistemas robóticos se están explorando como tecnologías de asistencia en la cirugía endovascular. Estos sistemas involucran principalmente impulsos motores que hacen avanzar y retraer un cable mientras lo retuercen a través de la vasculatura del cuerpo.
"Pero tener un giro de robot con el mismo nivel de sofisticación [que un cirujano] es un desafío", señala Kim. "Nuestro sistema se basa en un mecanismo fundamentalmente diferente".
El nuevo sistema del equipo se basa en el trabajo de 2019, en el que demostraron conducir un hilo controlado magnéticamente a través de un modelo de silicona de tamaño real de los vasos sanguíneos del cerebro. Lo hicieron en ese momento usando un imán de mano, aproximadamente del tamaño de unlata de sopa, que manipularon manualmente.
Desde entonces, colocaron el imán en el extremo de un brazo robótico de grado médico, que se puede dirigir usando una pequeña perilla de joystick en un mouse. Al inclinar el joystick, los investigadores pueden inclinar el imán en una orientación que un cable magnético puedeLos botones del ratón controlan un conjunto de accionamientos lineales motorizados, que hacen avanzar y retraer el cable para que se mueva hacia adelante y hacia atrás.
El cable es tan delgado y flexible como un cable guía neurovascular convencional, con una punta blanda que responde magnéticamente y que sigue y se dobla en la dirección de un campo magnético.
Encontrar un camino
El equipo probó el sistema robótico en el Laboratorio de Catéteres de MGH, un quirófano con equipo de imágenes médicas estándar utilizado en procedimientos endovasculares. Los investigadores instalaron el brazo robótico en el laboratorio, junto con un modelo de vasos sanguíneos de silicona de tamaño real.coloque el joystick, junto con un monitor que muestra un video en vivo del modelo, en una sala de control. Desde allí, un operador vio el video mientras usaba el joystick para dirigir el cable de forma remota a través de los recipientes.
El equipo capacitó a un grupo de neurocirujanos para usar el sistema robótico. Después de solo una hora de capacitación, cada cirujano pudo operar con éxito el sistema para guiar el cable a través de vasos complejos que son difíciles de navegar con un cable guía manual.
El equipo también usó el sistema robótico para eliminar coágulos simulados en áreas de difícil acceso en el modelo. Dirigieron el cable guía a través de los vasos, y alrededor de esquinas y giros cerrados, para llegar a regiones donde los investigadores simularon coágulos. Una vez que guiaronel alambre hasta el coágulo, los cirujanos procedieron con métodos endovasculares estándar para pasar un microcatéter a lo largo del alambre hasta el sitio del coágulo. Retrajeron el alambre, dejando el catéter, que luego aplicaron para eliminar el coágulo con éxito.
"El objetivo principal de la guía magnética es llegar a la ubicación objetivo de forma rápida y segura, de modo que los dispositivos estándar, como los microcatéteres, se puedan usar para administrar tratamientos", dice Kim. "Nuestro sistema es como un pionero".
Él espera que el sistema teleoperado pueda ayudar a que más pacientes reciban un tratamiento de tiempo crítico. También ve beneficios para los cirujanos, quienes generalmente realizan tales procedimientos vasculares en la misma habitación que el paciente, mientras están expuestos a la radiación de las imágenes de rayos X.
"Los neurocirujanos pueden operar el robot en otra habitación o incluso en otra ciudad sin una exposición repetida a los rayos X", dice Zhao. "Estamos realmente entusiasmados con el impacto potencial de esta tecnología en la salud mundial, dado que el accidente cerebrovascular es unode las principales causas de muerte y discapacidad a largo plazo".
Esta investigación fue apoyada en parte por la Fundación Nacional de Ciencias, los Institutos Nacionales de Salud y Phillips Research of North America.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts. Original escrito por Jennifer Chu. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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