Robots quirúrgicos

Abstract

The robotics over the years and all the technolog- ical advances that applying various engineering fields such as mechanics, electronics, control intelligence, physical, etc., have made great solutions to humanity in all areas and one of the specific medicine is, here we found that surgical robots over the years are the great solution for surgeons in this field, these machines perform very complicated and delicate operations that are a challenge for physicians in this paper we discuss the characteristics of these robots, its technological advances in medicine, more relevant applications, the best in their category, advantages and disadvantages.

Index Terms—Robótica, Aplicaciones Médicas de la Robótica, Robots Quirúrjicos.

Introducción

La robótica en general es una ciencia que se dedica al diseño de máquinas y artefáctos que cubren muchas necesidades de la vida diaria de muchas personas, en el medio industrial y en muchas áreas. Hoy en dia con los avances tecnológicos que han venido evolucionando con mucha fuerza, en el paso de los años, dicha tecnología ha sido aprovechada en el campo de la medicina, desarrollando mejores y sofisticadas herramientas, una de las mas recientes son los ROBOTS QUIRÚRGICOS ,sus usos y ventajas infinitas, son ahora parte fundamental de algunos médicos porque su ayuda ha sido enorme: desde pequeños procedimientos quirúrgicos que se realizan en pequeños orificios del cuerpo humano, hasta los grandes trabajos que pueden ser realizados desde el otro lado del mundo.

Con el proceso de estas máquinas reducimos el riesgo de tener infecciones por las cirugías y aceleramos la pronta recuperación del paciente, y por esto es prioritario el uso de técnicas avanzadas en este campo de la cirugía.

En la actualidad existen varios tipos de robots quirúrgicos, todos ellos con características muy diferentes que se desem- peñan de la mejor manera, cumpliendo las diferentes funciones guiadas por los médicos, hoy en día se habla de robots capaces de realizar operaciones del corazón, precedimientos que son muy delicados de llevar a cabo; sin embargo estas máquinas lo pueden hacer sin ninguna complicación, claro esta que son manipuladas por los médicos.

La tecnología avanza a pasos agigantados, sorprendiendo cada dias más, y a la vez solucionando muchos de nuestros problemas.

Marco teórico

A. MEDICINA ROBÓTICA QUIRÚRGICA

Qué es la medicina robótica y en qué se puede aplicar?

(Esta información fue obtenida de un artículo en internet: Víctor F. Muñoz Martínez. Septiembre 2007)[1]

Para empezar hay que poder definir el concepto de forma adecuada, empezaremos definiendo el concepto de "robot", un concepto aparentemente ya muy bien conocido por todas las personas.

• RIA (Robotics Industries Association): "Un Robot es un ma- nipulador reprogramable multifuncional diseñado para mover materiales, piezas, herramientas o dispositivos especiales, mediante movimientos AlumniKaTH progra- mados variables para la realización de una diversidad de tareas".[4]

• ISO (International Standard Organitation): "Manipulador mul- tifuncional reprogramable con varios grados de libertad, capaz de manipular materias, piezas, herramientas o dis- positivos especiales según trayectorias variables progra- madas para realizar tareas diversas".[4]

• IFR (Federación Internacional de Robótica): "Por robot indus- trial de manipulación se entiende a una máquina de ma- nipulación automática, reprogramable y multifuncional con tres o más ejes que pueden posicionar y orientar materias, piezas, herramientas o dispositivos especiales para la ejecución de trabajos diversos en las diferentes etapas de la producción industrial, ya sea en una posición fija o en movimiento"[4]

• RAS (Robotics & Automation Society): "Manipulador: Mecan- ismo formado generalmente por elementos en serie, artic- ulados entre sí, destinado al agarre y desplazamiento de objetos. Es multifuncional y puede ser gobernado direc- tamente por un operador humano o mediante dispositivo lógico".[4]

Una vez definido el concepto podemos comenzar a aden- trarnos en el mundo de la medicina robótica. Podremos entender la importancia y lo que implica la misma, mejorando la medicina y ampliando sus aplicaciones. La importancia de definirlo y de entenderlo será la base para poder integrarnos a este estudio y construcción de aparatos especializados en la medicina robótica.

Cuya finalidad es mejorar en todos los aspecto la medicina por medio de la tecnología. Se ha convertido en un reto para la medicina y la tecnología crear estos nuevos instrumentos y en algunos casos robots para emplear esta tarea, y por medio de la misma poder monitorear el progreso en la recuperación de los pacientes, así como las consultas a larga distancias con especialistas.

B. SISTEMAS DE CIRUGÍA ROBÓTICA.

1) Tele-presencia : Esta parte de la tecnología nos facilita la obtención de diagnósticos; el poder consultar con especialistas en las enfermedades, o poder pedir alguna segunda opinión, también en la atención de pacientes crónicos con poco tiempo o con problemas urgentes aceleraría la obtención de beneficios y reduciría los gastos creados por la estancia. Aprovechando esto facilitaría muchas cosas, reduciendo gastos o presupuestos en un hospital, y se espera que pronto se pueda estar partici- pando en una cirugía a larga distancia.[1]

2) Asistentes robóticos: De los asistentes robóticos suelen ser multifuncionales ya que pueden trabajar con el cirujano en vez de remplazarlo, facilitar la manipulación de algunas herramientas y poder mantener la cámara dentro del paciente y obtener una mejor tele-presencia. Esta práctica le ayuda al cirujano tener mejor precisión, sin embargo cuando el asistente debe, introducir alguna de sus partes dentro del paciente debe estar esterilizado y preparado con movimientos controlados y mínimos dentro del él.[1]

3) Movimientos controlados del robot: Esto es unos de los más grandes retos de la medicina robótica, porque todos los cuerpos son diferentes y de acuerdo a eso no se puede esperar poder indicarle a un robot medidas exactas de forma general para una cirugía. Por lo que mucho de los principales investigadores y creadores de estas maquinas, han hecho for- mulas para determinar cómo deben de hacerse las incisiones, ayudando más al médico cirujano en su trabajo. [1]

C. EJEMPLOS DE ALGUNOS DE ROBOTS QUIRÚRGICOS Y

SU USO

1) EL PATHFINDER : El PathFinder o Robot Neurocirujano es un robot utilizado ya de algo rato. Este es un revolucionario robot que permite ayudar al medico en cirugías en donde la mano humana es inalcanzable, para la extirpación de tumores. Se compone de un brazo robótico que asiste en casi cualquier cirugía del cerebro. Este artefacto presenta grandes ventajas, ya que en ocasiones los cirujanos llegan a cometer errores cuando dañan tejidos sanos por la difícil localización de la parte enferma o dañada en un principio por algún tumor y este robot llega sin ninguna restricción o falta de precisión. [1]

2) EL DA VINCI: Es un robot muy revolucionario com- puesto de unos brazos y una consola el cuál efectúa cirugías para el cáncer de próstata, pero también es implementado en otras cirugías de tipo abdominal, cardiaca, torácica, pediátrica y ginecológica. El robot consta de dos módulos, un centro de control y el brazo, y permite hacer incisiones pequeñas y minuciosas y corregir daños con ayuda de laparoscopia, evitan así cualquier movimiento involuntario que el cirujano pudiera realizar con sus manos. [1]

3) RCM-PAKY : Un robot sofisticado utilizado para la extracción de piedras en los riñones.[1]

4) RAVEN II : Que es como lo han denominado, es un asistente quirúrgico con dos brazos robóticos, una cámara para visualizar el campo quirúrgico, y un sistema de interfaz para el control remoto. Un robot que además cumple perfectamente con su trabajo, ya que es capaz de realizar operaciones con una precisión que supera con mucho a la humana. Principalmente se especializa en cirugías de cáncer de próstata. [1]

D. ALGUNOS ROBOTS QUIRÚRGICOS

En la siguiente imagen tenemos a uno de los robots quirúr- jicos mas utilizados en la actualidad.

Figure 1. ROBOT DA VINCI[20]

Estas imágenes son de algunos robots en usados en las cirugías.

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Figure 2. CIRUGÍA QUIRÚRGICA[2]

Figure 3. CIRUGÍA QUIRÚRGICA[2]

DESARROLLO

Cirugía robótica

La cirugía robótica es la aplicación de robots a las diferentes técnicas quirúrgicas y consiste en el tratamiento de un paciente mediante robots especializados manejados por un cirujano.[18]

Las ventajas más significativas en la cirugía robótica están directamente relacionadas con el hecho de que esos sis- temas permiten la utilización de endoscopia como técnica de operación.?Cirugía robótica mínima invasiva.[18]

• Menores complicaciones.

• Mayor bienestar postoperatorio.

• Menor tiempo de hospitalización y de baja laboral.

B. VENTAJAS QUE LOS ROBOTS PUEDEN SOLUCIONAR

• Precisas e incansables.

• Sensores para posicionar instrumentos en 6 GDL y con- trolar esfuerzos.

• Pueden ser fiables.

• Pueden registar sus movimientos para análisis.

• Pueden ser miniaturizadas y soportar grandes dosis de radiación.

C. DESVENTAJAS

• Deben obedecer las ordenes del cirujano.

• Requieren información geométrica dificilmente ex- presable linguisticamente.

D. TRES M ODELOS EN USO:

En la actualidad, varios tipos de modelos robóticos están siendo utilizados por la medicina. Algunas operaciones de este tipo han permitido que el cirujano realice la intervención a larga distancia. En una ocasión, el paciente se encontraba en Londres y el médico ordenaba los brazos del robot desde una cabina en Manhattan, Nueva York.

Por otro lado, tres diseños metálicos: EL PATHFINDER, EL DA VINCI Y EL RCM-PAKY, han operado exitosamente a decenas de pacientes en el mundo. El primero se especializa

en neurocirugías, específicamente en la localización y la extir- pación de tumores en la materia gris, difíciles de alcanzar con la mano humana. Por otro lado, el Da Vinci, con un costo de un millón de dólares, es un robot que se especializa en cirugías cardiacas y elimina la necesidad de algunas operaciones a corazón abierto. Por último, RCM-PAKY es un robot que ha sido usado en más de treinta pacientes para eliminar piedras de los riñones.

Avances tecnológicos de la medicina

Figure 5. [16]

1) CIRUGÍA A DISTANCIA: Esta novedosa forma de prac- ticar la medicina permite a los doctores realizar cirugías en el lugar donde se encuentre el paciente, mientras que ellos están al mismo tiempo en un lugar diferente. Los investigadores están desarrollando una nueva forma de robots: los nanorobots, que son capaces de ser insertados; por ejemplo, en el abdomen de un paciente para ser controlados por cirujanos a cientos de kilómetros de distancia. £Imaginas? Mientras uno se encuentra en la sala de cirugía, su médico puede estar en otro país, operando desde su hogar.[16]

Estos sistemas están ideados para trabajar en zonas de desastre, campos de batalla o cualquier circunstancia en la que el paciente o el profesional no pueden trasladarse a un hospital. Este micro robot es entre otras cosas, capaz de frenar hemorragias internas: la principal causa de muerte en situaciones traumáticas.[16]

2) DESARROLLAN UN ROBOT QUIRÚRGICO QUE "COM- PRENDE" LA VOZ Y LOS GESTOS DEL CIRUJANO: Un grupo de investigación del Instituto Andaluz de Automática Avan- zada y Robótica (IAR) ha desarrollado un robot autónomo que sirve como asistente en cirugías mínimamente invasivas. El autómata, bautizado como CISOBOT, no necesita ser manipulado por ninguna persona, sino que responde a los gestos específicos y a comandos de voz que realiza el cirujano y mediante una cámara y un brazo ayuda al especialista en procedimientos simples como suturar.[19]

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Figure 6. CISOBOT[19]

Un grupo de investigación del Instituto Andaluz de Au- tomática Avanzada y Robótica (IAR) ha desarrollado un robot autónomo que sirve como asistente en cirugías mínimamente invasivas, mediante una cámara y un brazo que ayuda al especialista en maniobras como la sutura.[19]

Bautizado con el nombre de CISOBOT, el autómata se adapta al cirujano, mediante la identificación de movimientos y de gestos de una forma automática. Para ello utiliza un algoritmo que calcula estadísticamente la mejor respuesta a unas maniobras modelo que se han registrado previamente en la memoria de la máquina.[19]

A pesar de este movimiento intuitivo, las órdenes de voz tienen prioridad, para poder modificar su conducta en el momento, si la operación no sigue el curso prefijado.[19]

Otra de sus ventajas es que tiene dos brazos, uno para la cámara laparoscópica y otro para mover una herramienta que ayude al cirujano a operar. "Para combinar estos dos soportes, necesita un interfaz que se comunique con el cirujano y un control para poder mover el robot", comenta Enrique Bauzano, uno de los investigadores del proyecto.[19]

F. LO POSITIVO

En vista a los temas ya vistos puedo acotar que los robots quirúrgicos son una gran herramienta para la medicina actual, brindan grandes soluciones a los cirujanos en sus interven- ciones medicas, ahorrando tiempo, dando mejores resultados y hacerlo de manera confiable.

G. LO NEGATIVO

Cada uno de estos robots es muy costoso dependiendo de sus características, ya que no se podria tener en cualquier institución medica, en la actualidad los poseen los países desarrollados y con miras al futuro, y los países de bajos recursos no pueden contar con esta tecnología y asi solucionar muchos de sus problemas.

Conclusiones

Las aplicaciones de la robótica quirúrgica ya tienen una gran aceptación en el campo de la medicina, cobrando mucho mérito por sus grandes aportes a la cirugía y mas que eso, por los medicos que controlan estas máquinas, ya que no cualquiera aprende a controlar estas revolucionarias máquinas, y a base de esto puedan seguir las aplicaciones que ellos puedan ordenar y así todo proceso tenga exito.

Que decimos de los cirujanos con esta revolucionaria tec- nología, ellos se vuelven mas obsoletos o son más modernos en el campo de la medicina?. Bueno pues con el paso de los años ellos dominaran a la perfección el uso de estas máquinas, y esto conlleva a ahorrar tiempo y trabajo en las dificiles situaciones.

Tanto se habla del uso de estos robots, que de igual manera se deberia hacer un estudio para analizar los fallos que puedan existir en ellos, ya que son unas máquinas diseñadas por el hombre, y siempre deben estar funcionando correctamente para evitar problemas. Todos estos experimentos se deberian hacer en clinicas humanas para validar sus resultados , y en si teniendo toda la seguridad posible.

Bibliografía. References

[1] http://webdiis.unizar.es/~neira/docs/VFernandez-CEDI2007.pdf

[2] http://www-assig.fib.upc.es/~rob/protegit/treballs/Q2_03-

04/aplic_medicas/Robots_quirurgicos.htm.

[3] http://roboticaensalud.blogspot.com/2008/10/la-robtica-quirrgica.html

[4] http://www.alumnikit.com.ar/docs/Gomez_RoboticaMedicina.pdf

[5] http://webs.um.es/jmz/roboticaenelaula/ponencias/Robots_medicina.pdf

[6] http://www-assig.fib.upc.es/~rob/protegit/treballs/Q2_03-

04/aplic_medicas/Robots_quirurgicos.htm.

[7] http://medicinartificial.blogspot.com/2010/10/aplicaciones-medicas-de- la-robotica.html.

[8] http://roboticaensalud.blogspot.com

[9] http://www.urp.edu.pe/labcim/portal/imagenes/Robotica.pdf

[10] http://www.maii.upv.es/files/VII_JORNADA_ROB2011_ai2_red.pdf

[11] http://www.disam.upm.es/~barrientos/Curso_Robots_Servicio/R_servicio/Protesis_files/Protesis%20roboticas.pdf. [12] http://www.andade.es/fotos/articulos/documentos/2009628131550.pdf

[13] http://nuevastecsomamfyc.wordpress.com/2012/01/26/robots- quirurgicos-de-codigo-abierto/

[14] http://www.intramed.net/contenidover.asp?contenidoID=41804

[15] http://www.umanizales.edu.co/publicaciones/campos/ingenieria/ventana_informatica/html/ventana11/RoboticaenMedicina.pdf. [16] http://www.ojocientifico.com/2011/03/03/avances-tecnologicos-de-la-

medicina

[17] http://www.buenastareas.com/ensayos/Cirug%C3%ADa- Rob%C3%B3tica/4141085.html

[18] http://www.depeca.uah.es/depeca/repositorio/asignaturas/5/RoboticaMedica.pdf

[19] http://www.agenciasinc.es/Noticias/Desarrollan-un-robot-quirurgico- que-comprende-la-voz-y-los-gestos-del-cirujano.

[20] https://www.centrodeinnovacionbbva.com/contents/5953-isurgitec- tecnologia-diseno-y-seguridad-en-cirugia

[21] https://www.winthrop.org/departments/clinical/davinci-robot-surgery/ [22] Manual de Usuario y Análisis de Riesgos. Asistente quirúrgico. Sistema

automático para el manejo de cámaras laparoscópicas. Instituto de

Automática Avanzada y Robótica, 2002.

VI. BIOGRAFÍA

Iván Alexander Cueva Román , nació en Santa Rosa – Ecuador, en 1992, recibió Título de Bachiller en Instalaciones Industriales en el Colegio Nacional Técnico Jambelí,Sta Rosa-El Oro, realizó curso de microcontroladores en el CENTRO DE ESTUDIOS ELECTRÓNICOS CEE, actualmente Estudiante de Ingeniería Eléctrica en la Universidad Politécnica Salesiana.

Autor:

Iván Cueva,

UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA