ENTORNO TECNOLOGICO

Cibercirugía: el futuro de la medicina ha llegado

Informática, robótica y telepresencia convergen para dar lugar a las nuevas herramientas quirúrgicas que comienzan a transformar la medicina del nuevo milenio

CUAUHTEMOC VALDIOSERA R.

Los impresionantes avances en el campo de la convergencia digital son cada día más palpables, cuando campos como la informática, la robótica y la llamada telepresencia se reúnen y hacen posibles proyectos tan trascendentes como la cibercirugía, que prácticamente está revolucionando la medicina y cirugía tradicionales, llevando la capacidad de interacción del ser humano con la mecatrónica a un estadio que hasta hace poco estaba reservado al campo de la más febril ciencia-ficción.

Los desarrollos informáticos en los aspectos vinculados con la realidad virtual, los ambientes inmersivos y la telepresencia permiten a los cirujanos operar en un ambiente perfectamente similar al del interior del paciente y llevar a cabo cirugías a distancia, con el apoyo de robots esclavos que reproducen con exactitud los movimientos quirúrgicos, corrigiéndolos, mejorándolos y manejándolos a otras escalas con extraordinaria precisión y seguridad.

El robot amo-esclavo consta de los siguientes macroelementos: consola, robot esclavo, instrumentos, interfase gráfica y carro de video.

La consola es la mesa donde el cirujano realiza la operación en el paciente y está formada por: manipulador maestro de instrumentos (MMI) izquierdo y derecho, pedal de activación de la unidad de electrocirugía, un módulo electrónico que consta de suministro de energía, banco de baterías e interfase digital, y un visor estereoscópico de alta resolución conformado por dos monitores de 900x1313 líneas de resolución que proyectan las imágenes en una caja de espejos para una perfecta imagen tridimensional del interior del paciente operado.

El robot esclavo se encuentra constituido por tres brazos robóticos que junto con los instrumentos forman el montaje de manipuladores y efectores que reproducen los movimientos del cirujano realizados desde la consola. Cada brazo robótico está constituido por un circuito impreso, un adaptador de interfase remota, motores, poleas, líneas de angulación y articulaciones; dos de ellos tienen un manipulador de instrumentos y el tercer brazo tiene el manipulador de la cámara.

Los instrumentos están dotados de retroalimentación táctil electrónica, que permiten al cirujano ''sentir'' la cirugía.

Estos tienen cuatro grados de libertad o formas de movimientos, y los manipuladores de instrumentos tienen tres grados de libertad que suman siete grados de libertad para el montaje manipulador-efector (amo-esclavo). Cada manipulador maestro de instrumentos tiene ocho grados de libertad. La extremidad superior de un ser humano tiene 29 grados de libertad, con los cuales realiza movimientos en tres planos cartesianos, por lo que puede efectuar 594 millones 823 mil 321 movimientos diferentes. Existen siete grados de libertad en el montaje manipulador-efector, que realiza movimientos en tres planos cartesianos, o sea 117 mil 649 movimientos; este valor representa 0.019% del total de capacidad de la extremidad superior del ser humano, valor cercano al que utiliza el cirujano en cirugía convencional y es muy grande si lo comparamos con los tres grados de libertad y 729 movimientos que se pueden realizar con los instrumentos de cirugía laparoscópica, que equivalen a 0.00012% del total y 0.61% de la capacidad del robot cirujano.

La interfase controla y mantiene la localización precisa de cada uno de los 48 motores (seis veces el número de un robot estándar). El software implícito en esta interfase garantiza la seguridad del paciente, pues si el cirujano hace un movimiento brusco el sistema se frena automáticamente; esto es, el software limita el rango del campo operatorio, así como la aceleración de los movimientos realizados con los efectores. Los algoritmos del sistema y la alta precisión del mecanismo servomotor eliminan el temblor de manos del cirujano y por lo tanto equilibran sus habilidades y consigue así incrementar la precisión de sus acciones.

El sistema de obtención de imágenes es muy parecido al sistema convencional utilizado en la cirugía laparoscópica, pero en tercera dimensión real. Consta de una cámara doble de 3 chips CCD, separados a lo largo del eje de simetría de la cámara para obtener dos señales de video (canal derecho e izquierdo), que al sumarse integran una señal de video estereoscópica que dos monitores de alta resolución proyectan sobre un sistema conocido como caja de espejos para crear tercera dimensión real, la cual provee al cirujano de una visión magnífica en 3D y la sensación de ''inmersión'' en el campo quirúrgico, con lo que al tener la cámara y moverla en el campo operatorio, consigue el efecto de ''navegación''.

El origen de esta tecnología se remonta a las investigaciones realizadas por el doctor Richard M. Stava, cirujano del ejército de Estados Unidos en 1992, a cargo del ABTP (Advanced Biomedical Technology Program), dependencia de investigación biomédica de la ARPA (Advanced Research Project Administration), y del ingeniero Philippe Green del SRI (Stanford Reaserch Institute) en manipulación remota, con el objeto de atender emergencias en el campo de guerra desde lugares seguros. Estos trabajos dieron como resultado el primer prototipo para realizar telecirugía: cirugía de telepresencia o cirugía asistida por computadora, y que fue conocida originalmente como sistema Green de telepresencia. Con éste se realizaron los primeros tanteos de telemanipulación.

Fruto de investigaciones posteriores llevaron a la creación de Esopo, el primer robot de uso clínico en el mundo, diseñado como asistente del cirujano para conducir la cámara laparoscópica con muy buenos resultados. Así se generó la segunda fase de este desarrollo: Hermes, robot que obedece comandos de voz del cirujano, y Zeus, robot telemanipulador usado en plastias tubulares. Con todos estos antecedentes nace el proyecto Zeus, con la idea de investigar el lugar que la robótica puede tener en cirugía general en una primera fase y después en cirugía cardiaca, de columna vertebral y cerebral.

Pero quizás lo más significativo sea que en este revolucionario proyecto de tecnología de punta haya participado un destacado mexicano y que la mayoría de las operaciones hayan sido realizadas en México por un grupo liderado por el doctor Adrián Carbajal, con trascendencia internacional.

Los avances en materia de robótica de los últimos años, así como de las tecnologías de telepresencia, permiten prever un campo amplísimo para la medicina biónica, que hará cada día más seguras las intervenciones quirúrgicas, disminuyendo costos y riesgos, aprovechando incluso la aportación de brillantes doctores cuya edad avanzada les impide realizar operaciones, pero cuya experiencia es valiosa y que las nuevas máquinas pueden asimilar y reproducir con seguridad.

En México, en las instalaciones del Hospital Torre Médica, un grupo de cirujanos encabezados por el doctor Adrián Carbajal Ramos culminaron exitosamente a fines de 2001 un protocolo de investigación, en conjunto con la compañía estadunidense Computer Motion, encaminado a observar el mejoramiento de la precisión quirúrgica de los cirujanos, a través de un robot maestro esclavo denominado Zeus. Las cirugías que se efectuaron con todo éxito dentro del hospital fueron: la colecistectomía y la funduplicación de Nissen .

En México el doctor Adrián Carbajal y otros cirujanos extranjeros utilizaron el equipo desarrollado por la empresa Computer Motion para intervenir a 180 pacientes, cuya clasificación y la comparación de la cirugía robótica con la cirugía laparoscópica convencional y el análisis de la actividad robótica, la morbimortalidad, así como su seguimiento, logística, análisis y discusión, integran el Proyecto Zeus, que representa la primera certificación de la utilización de robots en cirugía en el mundo, en un estudio prospectivo, aleatorio y concurrentemente controlado, que permitió posteriormente que la Food and Drug Administration (FDA) estadunidense, aprobara su uso a nivel global.

Es un honor que este maravilloso ejemplo de convergencia digital se haya llevado a cabo en nuestro continente, y es una muestra palpable de lo que la cibercirugía nos tiene destinado en un futuro que ya ha llegado para quedarse.