Aplicaciones de Robots en el campo de la Medicina

Introducción

Desde la antigüedad el hombre a buscado los medios para mejorar las dolencias, los síntomas, los problemas que se presentan al adquirir una perturbación en el organismo; así como también las muertes que se producían a raíz de estas anormalidades en la salud humana. Podemos volver al pasado y encontrarnos con diferentes costumbres o formas de medicina que nuestros antiguos enían, formas un poco ortodoxas, fuera de un nivel soportable para un paciente. Dichos procesos de sanación en aquellos tiempos eran vistos como algo religioso con una mezcla de magia, al no poder establecer realmente el análisis para explicar el por qué de la mejora en los síntomas de un ser humano. A partir de los avances de una cultura un poco más desarrollada, en el occidente (Grecia Clásica) se desarrolla la medicina y se desglosa en tres etapas principales: La Morfológica, referida a la anatomía descriptiva; La Funcional, que conjuntamente con la anatomía se centra en la Fisiología, la Sociología y la Psicología; y la Patológica, donde desaparece una idea de magia o religión y se empieza a dar sentido al origen de las alteraciones en la salud. A partir del siglo XV, poca del renacimiento, fue también una era de avances en la medicina, sobre todo en las tres tapas antes mencionadas, Anatomía, Fisiología y Patología; ya que al implementar una técnica de disección en cadáveres y teniendo como principal autor a Andrés Vasalio, quien en 1553 publica De Humani Corporis Fabrica" se logró mejorar el concepto de anatomía existente en esos tiempos: mientras que la Fisiología inicia en la obra de Willians Harvey con el aporte de su descubrimiento de la circulación mayor; y finalmente la Patología renace con la inclusión del método llamado utopsia que se inicia con intenciones anatomopatológicas.

Con el paso del tiempo y las ontribuciones de países como Dinamarca, Francia e Inglaterra; que fueron potencias en la medicina, se obtienen avances importantísimos en los siguientes tres siglos. A partir del siglo XIX los avances en la medicina establecen conceptos cruciales para lo que hoy en día tenemos; vances que se centraban en el concepto científico de la Neurocirugía. Por otro lado los avances tecnológicos en la robótica aparecieron a partir del siglo XVIII, se presentaron en los mecanismos de los relojes de algunas iglesias de aquella época, pero en realidad el primer robot fue el egulador de Watt, que apareció en 1978 y fue creado por el ingeniero británico James Watt; que servía para regular el flujo del vapor; lo hacía mediante dos bolas metálicas que se encontraban unidas al eje motor de una máquina de vapor y estaban conectadas con una válvula. Es por esto que las grandes fábricas de éste siglo vieron la utilidad de implementar máquinas que pudieran reemplazar la mano obrera, obteniendo beneficios; tanto monetarios, como en calidad de laboración. En 1954 el inventor Estadounidense George Devol, creó el primer brazo robótico capaz de realizar tareas simples especificas. Pero en 1975 el ingeniero estadounidense creó un primer brazo robot capaz de realizar movimientos y tareas semejantes a la de un brazo humano; dicho proyecto se llamó Brazo Manipulador Universal Programable (PUMA); que se transformó en la base de todos los proyectos actuales. Ahora en la medicina empezamos a tener asistencia robótica esde 1994, pero en 1997 recién se intervienen los primeros pacientes con esta ayuda tecnológica; n 1998 por otro lado empiezan proyectos más grandes, como el proyecto DA VINCI, en 2001 se trabaja en el proyecto ZEUS. En el 2003 se funcionan fabricantes y procedimientos. Hoy en día se han realizado cerca de 600000 intervenciones con ayuda robótica.

Utilidad de la robótica en la medicina

Figura 1: Aplicaciones de la robótica en la medicina

La robótica es de gran utilidad en la medicina; debido a que al ser programable y tener precisión exacta, permite al especialista acceder de mejor manera a áreas de riesgo o áreas en donde no se puede generar error alguno. Esta tecnología, además de ofrecer una intervención mejorada, ayuda al paciente a que su recuperación sea más rápida, no daña los tejidos sanos que se encuentran cercanos al área de operación y elimina lo que se conoce como temblores humanos al momento de la cirugía. No solo está presente al momento de operación, sino que la robótica también avorece a un paciente con alternativas de prótesis o suministro de medicamentos; éste último es necesario más que nada en pacientes que no tienen reacciones; es decir a aquellas personas que se encuentran en situaciones críticas. Es por esto que a continuación se clasificará a la robótica médica en tres etapas de asistencia.

a) Robots quirúrgicos

b) Robots para la rehabilitación y prótesis

c) Robots de almacenaje y distribución de medicamentos

A. ROBOTS QUIRÚRJICOS

Esta clase de Robots, permiten a los cirujanos realizar intervenciones complejas con resultados muy favorables, dichas intervenciones pueden ser tanto de exactitud como de fuerza; por ejemplo de exactitud podríamos hablar de una cirugía en la cabeza o el área cerebral; en donde la precisión juega un papel crucial en la intervención quirúrgica. Por otro lado podríamos hablar de una ntervención de fuerza, cuando se necesitara cortar algún hueso, de ésta manera no se daña

ninguna parte sana, como tejidos o el resto del hueso. Con ésta ayuda conseguimos a más de xactitud en el proceso, disminución del tiempo de operación, disminución de la herida y por lo tanto del tiempo de recuperación. El robot puede además estar guiado por cámaras y con la información suficiente del paciente para cumplir funciones distintas, como por ejemplo; ser una regla o dirigir su función a un punto específico del paciente; es por esto que esta tecnología podría variar según la necesidad; siendo desde un brazo mecánico convencional o elementos de medida. Vale mencionar también la ventaja de la telecirugía, que permite al paciente recibir un mejor tratamiento en su ntervención al contar con cualquier especialista del mundo ya sea para operar o para asesorar.

Figura 2: Brazo Robot

Figura 3: Asistencia con cámaras

B. ROBOTS PARA REHABILITACIÓN Y PRÓTESIS

Con esta clase de robots, el paciente obtiene una terapia más adecuada para el caso de la rehabilitación; debido a que ésta tecnología, permite a la persona que la usa, realizar los

movimientos adecuados y con la fuerza adecuada según el pronóstico medico; además es una herramienta muy útil para el terapeuta; ya que la mayor preocupación ahora radicaría en profundizar más en los métodos para una mejor recuperación del paciente y ya no tanto en presenciar el correcto movimiento de la zona afectada en el paciente. Por otro lado si se refiere a las prótesis, hoy en día la ciencia sigue avanzando y se posee prótesis que pueden responder a

las voluntades enviadas por el paciente desde el cerebro, para realizar un movimiento en la prótesis, a estas señales que la persona envía desde su cerebro se les conoce como señales

Mioeléctricas.

Figura 4: Robots para Rehabilitación

Figura 5: Prótesis por medio de señales mioeléctricas

C. ROBOTS DE ALMACENAJE Y DISTRUBUCIÓN DE

MEDICAMENTOS

En los hospitales y clínicas, los doctores son los encargados de elaborar una cuidadosa lista de fármacos a suministrar al paciente; pero es un poco difícil llevar el control de los horarios y las dosis exactas teniendo en cuenta la cantidad de personas que generalmente se encuentran en un centro de atención como los mencionados, es por eso que la utilidad de la robótica está también presente en esta necesidad, ya que al ofrecer exactitud, se obtiene un mejor control de las dosis y las horas exactas en que cada paciente recibe su medicamento; esto obviamente ayudará en gran proporción a la recuperación de la persona. Es muy necesario sobretodo en pacientes con un nivel de enfermedad más grave; es decir, pacientes que necesitan del control con más exactitud y para pacientes que están postrados o inmóviles.

Figura 6: Robot de almacenaje y distribución de alimentos

Ventajas de trabajar con robots en la medicina

Como hemos visto la robótica es una herramienta muy importante hoy en día, por lo que numerare una lista de ventajas que obtenemos al trabajar con esta tecnología en la medicina.

a) Los robots nos entregan mayor seguridad, exactitud, precisión; al momento de realizar una intervención en un paciente.

b) Con esta tecnología las operaciones son mucho más rapidez y el tiempo de recuperación se acorta considerablemente; debido a que las heridas se reducen por la eficacia de los robots al momento de operar.

c) Se puede realizar intervenciones en lugares del paciente de difícil acceso y con muy buen resultado.

d) Podemos realizar cortes sin necesidad de dañar partes sanas.

e) A diferencia de un ser humano, no presentan temor, cansancio o fatiga; por lo que puede operar indefinidamente y de la mejor manera.

f) Con la tele cirugía se puede realizar una intervención asistida o asesoría por parte de cualquier especialista del mundo.

g) Hoy en día la pérdida de cualquier extremidad no es obstáculo; ya que se cuenta con prótesis de muy alto nivel.

h) Podemos tener un mejor asesoramiento al momento de nuestra recuperación al limitar nuestros esfuerzos a lo recomendado.

i) Mediante los robots de almacenaje y distribución de medicamentos podemos tener un eguimiento mucho más adecuado y exacto al momento de recibir la medicación.

Desventajas de trabajar con robots en la medicina

A decir verdad son muy pocas las desventajas de trabajar con robots en la medicina.

a) Es mucho más costosa la intervención con uso de robots que la convencional.

b) En la actualidad no se puede operar a niños con peso menor a 20 libras; aunque esto cambiará muy pronto con los avances que se siguen dando.

c) Se necesita mayor tiempo en la etapa de programación para obtener los resultados deseados.

Conclusión

La robótica ha intervenido en muchas ciencias últimamente, dándoles varios beneficios y alternativas; esto ha permitido que los seres humanos tengamos muchas más soluciones a problemas que se encuentra a diario. La robótica a dado un giro muy positivo en el campo médico; ya que como hemos podido ver, tenemos una serie de ventajas como velocidad, exactitud, precisión y más que todo un trabajo más eficiente para mejorar nuestra salud y nuestras lteraciones en ella. Con ésta tecnología se ha conseguido además llegar a sitios de nuestra anatomía que hasta antes de dicha ciencia resultaba muy difícil acceder, dando a los especialistas un mayor grado de éxito en su trabajo; y dando al paciente mayor confianza para realizarse cualquier tipo de intervención, así sea muy compleja o muy riesgosa.

Los nanobots y su enfoque en la medicina

Como es de conocimiento de todos la tecnología no para sus estudios y por lo tanto sus avances. Desde la antigüedad los científicos soñaban con maquinas pequeñas que pudieran realizar trabajos inimaginables, es así que el físico Richard Feynman fue el primero que pensó en la posibilidad de tener estos beneficios recibidos por máquinas muy pequeñas. La principal característica de los nanorobots o nanobots es que miden precisamente menos de un nanómetro.

En la actualidad la Nasa es el organismo que se encuentra más avanzado en el estudio de la nanotecnología obteniendo así mayor resistencia en las naves para viajes espaciales, debido a los peligros a los que se enfrentan en el espacio.

La necesidad que tiene el hombre de sobrevivir en el espacio bajo presiones nulas, es decir sin gravedad; hace que los científicos de la Nasa investiguen y desarrollen aplicaciones de la nanotecnología en la medicina, esto se debe a que al ser maquinas de pequeñas dimensiones pueden ingresar al organismo de una persona sin causar daños y combatir desde aquí a bacterias, virus, toxinas e inclusive células específicas.

Figura 7: La nanotecnología presente en el organismo

Bibliografía

a) [1] Medical Robotics Group at UC Berkeley:

http://robotics.eecs.berkeley.edu/medical/

b) [2] Medical Applications of Robotics:

http://www.robotic.dlr.de/medical/

c) [3] Intuitive Surgical da Vinci robotic surgical system:

http://www.computermotion.com/

d) [4] ROBOTICS IN LAPAROSCOPIC SURGERY:

http://www.lapsurgery.com/robotics.htm

e) [5] ChIR Home Page: http://www-sop.inria.fr/chir/

f) [6] Kluwer Journals – Autonomous

Robots (hay acceso desde la red de la UPC):

http://www.kluweronline.com/issn/0929-5593/contents

g) [7] El corazón de microcirugía:

http://proton.ucting.udg.mx/materias/robotica/r166/r132/r132.htm

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

i) [9] http://fundacionannavazquez.wordpress.com/2007/07/17/evolucionde-

la-medicina/:

Autor:

Jorge Aucay Pauta

Universidad Politécnica Salesiana