Robótica en la cirugía en general

Resumen

En el presente artículo de investigación se tratará sobre el desarrollo de la robótica aplicada a la cirugía en general, es decir, la importancia que ha tenido la implementación de la robótica en el campo médico para la ejecución de diversas cirugías. Vale recalcar que la cirugía robótica se encuentra en pleno desarrollo, y al igual que toda innovación en este campo, tiene como finalidad, mejorar los resultados en el tratamiento de las diversas patologías que pueden presentarse día a día. Este tipo de cirugía ha tenido gran acogida debido a la gran necesidad que se ha presentado en el mundo de la medicina, implementándose de esta manera, un sinnúmero de máquinas programadas, robots, para la utilización de métodos quirúrgicos que puedan garantizar un riesgo de intervención demasiado leve y la óptima recuperación del paciente en el menor tiempo posible.

Palabras Claves—Cirugía mínimamente invasiva, Cirugía robótica, Cirugía Laparoscópica, Medicina futurista, Nuevas tecnologías.

Abstract—In this research article will discuss the development of robotics in surgery in general, if the value which had the implementation of robotics in the medical field for the implementation of various surgeries. Worth emphasizing that robotic surgery is in full swing, and like any innovation in this field, aims to improve outcomes in the treatment of various pathologies that can occur daily. This type of surgery has been well received because of the great need that has arisen in the world of medicine, implemented in this way, countless machines programmed, robots, for the use of surgical methods that can guarantee a risk of intervention too light and optimal patient recovery in the shortest time possible.

Keywords—Minimally Invasive Surgery, Robotic Surgery, Laparoscopic Surgery, futuristic Medicine, New Technologies.

Introducción

ACTUALMENTE cuando escuchamos la palabra robot, es posible que la asociemos, primero con diversas figuras cinematografías, y segundo, con una serie de "máquinas inteligentes" que se encuentran frecuentemente en el medio industrial, en su mayoría, pero debemos saber que los robots o la robótica, de una forma más generalizada, puede ser utilizada en diversas actividades desarrolladas por el ser humano, entre ellas, la medicina. La robótica es de gran utilidad en este campo, ya que, tomando como ejemplo la cirugía robótica, la podemos utilizar como una herramienta muy útil en el momento de realizar cirugías complejas o donde al ojo del hombre le es difícil acceder.

En el momento en el que los robots son manejados a distancia por diferentes cirujanos, se da origen a lo que conocemos como cirugía robótica, o cirugía asistida por computadoras. Este tipo de cirugía tiene como base el concepto de realidad virtual cibernética y se proyecta como el arma quirúrgica del siglo XXI.

Con la realidad virtual el cirujano maniobra al robot de forma que ejecute las órdenes del médico. Mediante la realidad virtual en la medicina, se logra efectos de inmersión en 3D, navegación, interacción y simulación, sólo que ésta es sustituida por tiempo real, es decir lo que se ve en 3D en el monitor, es real y lo que se toca a través del robot, también es real.

La cibernética, es una parte de informática que digitaliza el movimiento y se divide en tres áreas importantes que son: autómata, biónica y robótica.

La robótica ha jugado un papel importante durante décadas; a pesar de que el robot realice grandes operaciones, el que se encuentra al mando y controla sus acciones es el hombre. La cirugía robótica es una versión moderna de tecnología de manipulador esclavo, y se ha utilizado con éxito en las aplicaciones críticas por más de cuatro décadas. Los sistemas de esclavo han evolucionado en los sistemas tele-robóticos electromecánicos sofisticados de hoy en día, han abierto nuevas técnicas para el funcionamiento reforzado vía mediación por computadora.

Los robots ahora pueden programarse para hacer movimientos de gran precisión y aceleración, pero no pueden hacer tareas que requieren una compleja interacción física y ambiental. En la medicina se presta para realizar operaciones delicadas, las cuales, pueden disminuir la abertura en la zona de operación, la cual puede ser de solo milímetros, aunque el desarrollo de la operación sea más compleja y con una gran precisión.

La cirugía robótica o cirugía asistida por computadoras es un sistema interactivo computarizado, tan efectivo que desaparece la percepción del hombre, al sentirse sentado frente a un monitor y mostrarlo como un entorno real.

Cirugía robótica

Historia

En 1983 el Dr. James McEwen[1]y Geof Auchinlek[2]crean en Vancouver, Canadá el primer robot cirujano, el "Arthobot" en colaboración con el cirujano ortopédico Dr. Brian Day[3]Otros proyectos de la época relacionados con robots médicos desarrollan un brazo robótico que intervino en una cirugía de ojo y un asistente en operaciones que con comandos de voz alcanzaba instrumentos al cirujano. [1][2]

En 1985 desarrollan el "PUMA 560", un robot multiarticulado, un concepto base en robots actuales. Este, movía objetos y era capaz de colocarlos en cualquier lugar que estuviera a su alcance. Fue utilizado para insertar una aguja en una biopsia cerebral utilizando como guía un tomógrafo computarizado. [2][3]

El Imperial College London, desarrolla en 1988 el "PROBOT", que sería utilizado en una cirugía prostática.

Se sientan las bases de la digitalización del audio, video y movimiento debido a un desarrollo acelerado de las comunicaciones y la inteligencia artificial. El movimiento es la base del funcionamiento de los robots que reproducen el movimiento de las manos del ser humano llamados maestro-esclavo. [4]

La Informática revoluciona de manera impactante en la cirugía. Tomando como ejemplo la cirugía laparoscópica cuya evolución se ha orientado hacia sistemas de visualización en tercera dimensión, los robots asistentes de cirujanos o los robots maestro-esclavo, son indudables las ventajas de la aplicación.

Philippe Green[4]es considerado pionero en el diseño de robots aplicados para la realización de la tele-cirugía, desarrollando el sistema Green de tele-presencia en 1991. [18][19]

En 1993 apareció ESOPO en su versión 1000, la versión 2000 en 1996, la 3000 en 1999, y la 4000 en el 2002. Se trata de robots esclavos que obedecen comandos de voz del cirujano, quien por el mismo medio, controlan además las opciones electrónicas de un quirófano, así como la capacidad de comunicación vía telefónica e internet. A esta integración de tecnología se le dio el nombre de Quirófano Inteligente. [19]

Hasta el 2003, Estados Unidos de América, Canadá, Japón, Italia, España y Portugal experimentaron con el Telemedicine Advanced Project y Alemania, con el Advanced Research Telemedicine Minimally Invasive Surgery. [16]

Sin embargo, la máquina que más resultados satisfactorios ha obtenido y que más ventas ha realizado, es el sistema de telemanipulación robótica Da Vinci®, la tecnología más avanzada para realizar operaciones quirúrgicas, que combina lo mejor de la cirugía tradicional abierta con las herramientas de la cirugía mínimamente invasiva. Su origen se sitúa en la fusión de dos empresas con sede en Silicon Valley, en California, que dio lugar a Intitutive Surgical Inc, en el año 2003. [23]

Cirugía Laparascópica

La robótica en la cirugía dio lugar a la laparoscópica o cirugía de mínima invasión. Este tipo de cirugías han dado una gran evolución hasta dar lugar a sistemas tele-robóticos. Con esta gran evolución se introdujo el uso de robots o brazos mecánicos que se encuentran bajo el mando del cirujano. [4][7][22]

Se ha procurado que los cortes en la piel sean mínimos y no se produzca ninguna herida sangrante mayor. La cirugía asistida por robots permite mejorar la exactitud de algunas intervenciones.

Los robots pueden ser autónomos, los que necesitan de un programa diseñado para realizar ciertas actividades y esclavos, los que no tienen capacidad de movimiento autónomo y son absolutamente dependientes. [8][9]

En la cirugía de laparoscopia es utilizado el robot esclavo, porque éste depende de las decisiones del cirujano; es decir que es absolutamente dependiente del juicio, de los conocimientos y de la habilidad del médico. El robot esclavo posee una estructura que semeja la anatomía de los brazos humanos, capaz de imitar los movimientos de diversas articulaciones como las del hombro, codo, muñeca y manos. [10] [21]

Obtención de imagen laparoscópica

Este sistema es utilizado en la laparoscopia, debido a su enfoque en 3D real. Posee una cámara que genera dos señales, que al unirse forman una señal de video estereoscópica para crear una imagen en 3D, al cirujano mover la cámara dentro del campo de operación consigue el efecto conocido como "navegación". [11][15]

Mediante la cámara, el cirujano puede "navegar" dentro del cuerpo del paciente, de esta forma encuentra la zona afectada y empezará a desarrollar la complicada operación. El cirujano siempre está viendo los instrumentos que utiliza a través de los monitores. [12]

Todo movimiento realizado por el robot, es originado en las manos del especialista, que genera comandos producidos por la consola maestra y pasan por un sistema que digitaliza y efectúa estos comandos, para luego transmitirlos al robot que ejecutará lo dispuesto. [13]

Robot Da Vinci®

El Sistema Quirúrgico Da Vinci® es un sistema desarrollado por Intuitive Surgical, que consiste en un robot quirúrgico diseñado para posibilitar cirugías complejas con invasiones mínimas al cuerpo humano, cuyo uso se da especialmente para operaciones de próstata, reparaciones de válvulas cardíacas y procedimientos quirúrgicos ginecológicos.[5][6]

El robot quirúrgico Da Vinci® es una plataforma del tipo maestro-esclavo, diseñada para hacer más precisa y asequible la cirugía laparoscópica para el mayor número de cirujanos. El sistema quirúrgico Da Vinci® es una tecnología médica que brinda a los cirujanos una alternativa tanto a la cirugía abierta tradicional como a la laparoscopía convencional, poniendo las manos del cirujano en los controles de una plataforma robótica de última generación. El sistema Da Vinci® permite a los cirujanos realizar hasta las intervenciones más complejas y delicadas mediante muy pequeñas incisiones con una alta precisión. [6] En la Figura 1., podemos observar a un sistema Da Vinci® y su ejecutor.

Figure 1. Robot Da Vinci®.

D-I. Características del Sistema

El sistema consiste en:

• La consola del cirujano.

• El carro del paciente.

• El carro de visualización.

D-I-I. La consola del cirujano

Es el centro de mando del sistema Da Vinci®. El cirujano se sienta fuera del campo estéril, en la consola del cirujano, y maneja un endoscopio en 3D y los instrumentos con los ojos, las manos y los pies mediante dos controladores principales y pedales. El sistema interpreta los movimientos del cirujano y los traduce a escala con movimientos precisos de los instrumentos. [13]

D-I-II. El carro del paciente

Es el componente quirúrgico del sistema Da Vinci®, y su función principal es sostener los brazos para instrumentos y el brazo para la cámara. El sistema Da Vinci®, utiliza la tecnología de centro de control. El centro de control es un punto fijo alrededor del cual se mueven los brazos del carro del paciente. La tecnología de centro de control, permite que el sistema manipule los instrumentos y el endoscopio en la zona de la operación, ejerciendo la mínima presión en la pared del cuerpo del paciente. El usuario del carro del paciente trabaja en el área estéril, ayudando al usuario de la consola del cirujano con el intercambio de instrumentos y endoscopios, y con otras tareas en la zona del paciente. Para garantizar la seguridad del paciente, las acciones del carro del paciente tienen prioridad sobre las acciones de la consola del cirujano. [13]

D-I-III. El carro de visualización

Aloja el equipo de visualización de procesamiento central del sistema. Posee estantes regulables para incorporar instrumentos quirúrgicos auxiliares opcionales, como unidades electro-quirúrgicas e insufladores. Durante la operación lo maneja una persona no estéril. [13]

D-II. Procedimiento a seguir

Para ejecutar un procedimiento, el cirujano usa los controles maestros de la consola del cirujano para maniobrar cuatro brazos robóticos que aseguran los instrumentos y una cámara endoscópica de alta definición. El diseño en forma de muñeca de los instrumentos excede el rango natural de movimiento de un humano. El movimiento a escala y reducción del temblor mejora y refina el movimiento de la mano del cirujano. El sistema Da Vinci® incorpora múltiples y redundantes características de seguridad diseñadas para minimizar los errores humanos comparados con los métodos tradicionales. En la actualidad el robot opera en la metodología "maestro-esclavo", el cirujano viene siendo el maestro y el robot el esclavo. El sistema fue diseñado para mejorar la laparoscopia tradicional, en donde el cirujano de pie, usa instrumentos manuales, de formas incomodas y rústicas, y debe ver mediante un monitor 2D la imagen del cuerpo. Con este sistema esas funciones son automatizadas, el cirujano permanece sentado con los ojos y manos posicionados sobre los instrumentos y para moverlos o reposicionar la cámara simplemente usa sus manos. [27]

Al proporcionar a los cirujanos una visualización superior, una mayor destreza, mayor precisión y confort ergonómico, el sistema quirúrgico Da Vinci® permite a los cirujanos realizar más procedimientos mínimamente invasivos abarcando disecciones o reconstrucciones complejas. Para el paciente, un procedimiento Da Vinci®, puede ofrecer todos los beneficios potenciales de un procedimiento mínimamente invasivo, incluyendo menos dolor, menos pérdida de sangre y una menor necesidad de transfusiones. Además, el sistema Da Vinci®, puede permitir una estancia hospitalaria más corta, una recuperación más rápida y un retorno más rápido a la normalidad las actividades. [13]

Procedimientos comunes de la cirugía robótica

La cirugía robótica en ginecología a menudo se utiliza para realizar una histerectomía (extirpación del útero), una miomectomía (extirpación de los fibromas), procedimientos relacionados con incontinencia (incapacidad para retener orina), procedimientos de reconstrucción de trompas (reparación de las trompas de Falopio), eliminación de la endometriosis (crecimiento excesivo del revestimiento del útero en la cavidad pélvica), remoción de masas pélvicas y procedimientos oncológicos (contra el cáncer). En particular, se mejoran las suturas y los nudos, lo cual permite la extracción de fibromas pequeños o grandes que de otro modo requerirían una laparotomía. La precisión mejorada de los instrumentos permite la extirpación de los ganglios linfáticos para el tratamiento del cáncer y del tejido cicatricial de la endometriosis. Teóricamente, la cirugía robótica se puede realizar en lugar de cualquier laparoscopia y en lugar de muchas laparotomías. [14][15]

Cirugía robótica: futuro

A medida que los cirujanos se vuelven más expertos en la cirugía robótica, han aparecido nuevos técnicas, bariátrica y en cirugía plástica. El cirujano puede utilizar sus dos brazos con movilidad absoluta, ha permitido que se convierta en su propio asistente. Adicionalmente, se están diseñando los robots asociados a simuladores para el entrenamiento, acortando su curva de aprendizaje. [17]

El mayor obstáculo para la robótica está representado por el costo de estos equipos e instrumentos. Una segunda dificultad sería el tiempo necesario para iniciar su uso. Sin embargo, a pesar de estas limitaciones, sus ventajas son prometedoras, pues permiten que un mismo cirujano controle varios robots en diferentes quirófanos, o incluso efectúe tele-cirugía. [17][18]

En un futuro, con la integración de las imágenes, navegación y las capacidades sensoriales se podrán diseñar instrumentos con mayor posibilidad de angulaciones. Esta mayor libertad de movimientos Superando incluso los de la mano de hombre. También se esperaría la miniaturización de los brazos robóticos para micro-manipulación de los órganos.

Ventajas de la cirugía robótica

En comparación con la laparoscopia tradicional, la cirugía robótica tiene varias ventajas. En primer lugar, la consola usa cámaras de alta definición para poder ver de forma más clara dentro del abdomen y de la pelvis. Además, la percepción de profundidad del cirujano es mejor durante la cirugía porque la vista es tridimensional, en comparación con la laparoscopia tradicional, que es bidimensional. El control de los instrumentos en la cirugía robótica es mejor que en la laparoscopia tradicional porque los instrumentos en la cirugía robótica se pueden mover en cualquier dirección en que se mueva la mano del cirujano. Este mejor control significa que el cirujano puede realizar movimientos más precisos y acelerar o reducir la velocidad de los movimientos de las manos, lo que permite que sea más fácil realizar las suturas (coser) y atar nudos. [24][25]

Desventajas de la cirugía robótica

Durante la cirugía robótica, el cirujano tiene una menor sensación táctil del tejido. Cuando se utiliza más de un brazo robótico, el movimiento puede ser limitado. Dado que el cirujano controla los brazos robóticos, se reducen las oportunidades de tener ayudantes quirúrgicos para ayudar durante la cirugía. Además, el tiempo que se tarda en realizar la cirugía robótica puede ser más largo que para la laparoscopia o la laparotomía tradicional. Debido a este tiempo más prolongado, el tiempo bajo anestesia puede incrementarse, lo que puede conducir a un mayor riesgo potencial para el paciente. [27]

Conclusiones

La cirugía robótica es una técnica médica utilizada a gran medida hoy en día, debido a que reduce los riesgos que implica cualquier tipo de intervención quirúrgica en un paciente. Se puede presenciar que esta técnica avanza a pasos agigantados, y que cirugías de alto riesgo pueden ser ejecutadas sin un esfuerzo mayor por un médico, dando la posibilidad de que las mismas sean realizadas presencialmente como a distancia, tele-cirugía.

Las ideas minimizadas que se tenía sobre el mundo de la robótica van tomando forma, debido a que podemos entender la importancia que tiene la misma, en comparación con la idea cerrada dominante en la mayoría de las personas, sobre que los robots son "maquinas cinematografías", cuando en realidad son máquinas sistematizadas que permiten resolver procesos de un alto grado de dificultad para el hombre, reduciendo al máximo los riegos que se puede correr al momento de realizar los mismos.

En la actualidad la cirugía robótica, es un proceso realizado en varios países, por lo que se puede notar la importancia que ha ido tomando la misma con el pasar del tiempo, y se puede suponer que esta importancia mencionada, solo aumentara, se desarrollaran maquinas más eficientes y potentes que ayudaran a salvar vidas.

Sin embargo, se necesita realizar más estudios que permitan reafirmar la importancia de este método y así pueda dársele un uso global, ya que existen varios países que lo utilizan, pero sería realmente satisfactorio que se expanda aún más.

Es importante que la gente comprenda el verdadero concepto de un robot, y no se mantenga esa idea general que, gracias a la ciencia ficción, se creó.

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Autor:

Paul Esteban Vintimilla Tapia.

Estudiante de la carrera de Ingeniería Electrónica. Universidad Politécnica Salesiana, Sede Cuenca.

( Universidad Politécnica Salesiana, Cuenca-Ecuador.

[1] Ingeniero Biomecánico. Universidad British Columbia. Inventor del microprocesador controlador de sistema de torniquete automático.

[2] Ingeniero Biomecánico, Universidad British Columbia.

[3] Médico. Presidente de la Asociación Médica Canadiense.

[4] Ingeniero Mecánico. Standford Research Institute.