Cirugía Robótica

Walter Farah C.

28 de febrero, 2005

Ciertamente es la cirugía la disciplina donde la robótica se ha anclado definitivamente pero eso para nada significa que otras áreas médicas no hayan sentido el impacto tecnológico, sobre todo en aquellas en donde la distancia física dejó de convertirse en un problema real. Así por ejemplo, la captura digital de información y su transmisión en tiempo real, modificó por completo el diagnóstico médico

Los primeros intentos de aplicar la informática al diagnóstico médico se remontan a los años sesenta. En aquella época, los esfuerzos se centraban en la aplicación de técnicas matemáticas a casos de baja complejidad. En la segunda mitad de los años setenta, se estudió la naturaleza del razonamiento del médico experto durante el proceso de resolución de problemas clínicos, créandose los primeros programas, llamados sistemas expertos, confeccionados a partir de ese esquema.

Hoy son comunes cámaras para la toma de fotografías clínicas que permiten su transmisión. Monitores que pueden mostrar signos vitales tales como, entre otros, temperatura, presión sanguínea, pulso y cantidad de oxígeno en sangre con capacidad para guardar datos, no de uno, sino de muchos pacientes. Electrocardiógrafos convertidos en computadoras, permitiendo la creación de archivos con las gráficas obtenidas, interpretaciones de las mismas y notas del médico tratante que pueden ser enviadas electrónicamente. Espirómetros con gráficos que pueden verse en la pantalla de una computadora que, a su vez, puede traducir los datos en reportes detallados para el diagnóstico. Estetoscopios midiendo sonidos cardiacos que pueden enviarse a distancia. Ultrasonidos que pueden enviarse en tiempo real del vídeo, generado por un aparato de ecografía que cabe en la palma de la mano y que se conecta a una computadora, capaz de guardar 10,000 imágenes o más. Oftalmoscopios, otoscopios y dermascopios que permiten el envío de imágenes continuas en tiempo real (videoscopías).

En su conjunto, todas ellas modificaron el significado y el entorno del diagnóstico médico, creando las condiciones para lo que se denomina telemedicina, es decir, "un sistema integrado de servicios médicos proporcionados por medio de la informática, que sustituyó el contacto cara a cara entre el paciente y el médico he hizo posible la atención del enfermo por médicos especialistas, sin importar la distancia que los separe, pero lo más importante, en tiempo real. La telemedicina favoreció la prestación de servicios médicos en cualquier parte del mundo, a través de la combinación de expertos en servicios de la salud y expertos en telecomunicaciones. A través de ella...pueden intercambiarse expedientes médicos electrónicos, acompañados de radiografías, fotografías clínicas, estudios de ultrasonido, de tomografía computada y en resumen cualquier estudio digitalizado, así como todo el historial de pacientes incluyendo diagnósticos, prescripciones médicas anteriores, etc." .

Y sin embargo, dentro de la medicina, la distancia no solo fue superada por el diagnóstico médico sino también, un paso adelante, por la cirugía robótica, favorecida por el desarrollo particular de la cirugía que culmina con la aparición de la llamada Cirugía Mínimamente Invasiva -CMI.

Cirugía Mínima Invasiva

La historia reciente de la cirugía es, escribió el cirujano mexicano Adrián Carvajal, la historia de su relación con la bioquímica, fisiología, farmacología, anatomía patológica, bacteriologia y psicología, originando la llamada Ciencia Médico-Quirúrgica, que termina desarrollándose de la mano con la inmunología, la radiología intervencionista y la endoscopía diagnóstica y/o terapéutica. En su conjunto, esta renovación de la cirugía se tradujo en cambios radicales, el más importante de todos, la consolidación de la CMI.

La Laparoscopía es quizá la técnica más utilizada por los médicos cirujanos y la principal razón es que evita las grandes incisiones requeridas en las cirugías tradicionales. Con la técnica laparoscópica se realizan de tres a cinco orificios pequeños de 0.5 a 1 cm en el abdomen, a través de los cuales se introducen los instrumentos laparoscópicos que incluyen una cámara de video e instrumentos quirúrgicos que suelen ser muy delgados y finos. Dado que los cortes y la manipulación son mínimos, reduce el riesgo de complicaciones y mortalidad operatoria.

La primera intervención de una cirugía laparoscópica o CMI fue una colecistectomía (extirpación de la vesícula biliar) que tuvo lugar en Bonn, Alemania, en 1987, realizada por el Dr. Erick Muhe. Los sistemas de laparoscopía convencional continuaron su evolución hasta dar lugar a sistemas de tercera dimensión. Poco después se introdujo el uso de robots o brazos mecánicos que bajo el mando del cirujano, intervienen quirúrgicamente a pacientes en las áreas de cirugía general, cardiovascular y pediátrica, ortopedia, urología y neurocirugía, entre otras.

Al 2005, la Cirugía Robótica (CR) es una técnica debidamente establecida que combina tecnología robótica (brazos mecánicos) con la CMI, donde el cirujano -con una visión de tres dimensiones- sostiene y dirige el instrumental quirúrgico no directamente, sino a través de los dos brazos que son introducidos, en el cuerpo del paciente, junto con un endoscopio, a través de tres pequeñas incisiones

Sistemas de Teleoperación Robótica

El uso de herramientas para incrementar, facilitar o mejorar la capacidad de manipulación de objetos forma parte de la cultura humana. De la rama para bajar un fruto, pasando por las pinzas del herrero hasta llegar a la robótica y la telemanipulación, en particular, dentro de la medicina, los sistemas quirúrgicos robóticos y telerobóticos.

La telemanipulación es el conjunto de tecnologías para el control a distancia de un manipulador teleoperado. Su origen se remonta a fines de los años cuarenta, siglo XX, cuando los laboratorios nucleares enfrentaron el riesgo derivado del contacto directo con los elementos radiactivos. Las primeras investigaciones se remontan a 1947, cuando Raymond Goertz, del Argonne Nacional Laboratory de Estados Unidos, se preocupó por desarrollar algún tipo de manipulador a distancia, mediante el uso, por parte del operador, de otro manipulador equivalente. En 1948 se desarrolló el M1, primer manipulador teleoperado mecánico y, en 1954, Goertz presentó el primer manipulador maestro-esclavo, con accionamiento eléctrico y servocontrol, en ambos manipuladores, llamado E1. En los sesentas se extendieron las investigaciones a las aplicaciones submarinas, incluyendo la incorporación de cámaras y otros dispositivos para aumentar la telepresencia del operador. A finales de los sesentas e inicios de los setentas, la tecnología de teleoperación empezó a utilizarse en aplicaciones espaciales.

Hoy se habla de Sistemas de Teleoperación, donde un manipulador, denominado “esclavo” (ME), reproduce fielmente, mediante un sistema de comunicación, los movimientos de otro dispositivo –denominado “maestro” (MM), controlado por un operador humano (MMH). Se define como un MER, a un manipulador esclavo robotizado. Dado que los sistemas lógicos de última generación serán sistemas expertos inteligentes, es decir, con capacidad de aprendizaje, no hay nada que impida que, en el futuro, se desarrollen también Manipuladores Maestros Robóticos (MMR). La distancia física entre los manipuladores maestro-esclavo varía dependiendo del tipo de sistema de comunicación que se utilice, sea mecánico, eléctrico, satelital o, fibra óptica.

En general, las tecnologías asociadas a los actuales sistemas de telecooperación son el resultado de la convergencia del desarrollo de las telecomunicaciones, la informática, la tecnología multimedia y la robótica, con las necesidades de sectores como las exploraciones espaciales y submarinas, las industrias automotriz y manufacturera, la salud, entre otros. El desarrollo de las telecomunicaciones, en particular de la conexión mediante fibra óptica, permite que la interacción MM-ME, no importando distancia física, sea en tiempo real, El desarrollo de la tercera dimensión en multimedia posibilita la interacción virtual al MMH y, los robots, MER, aportan multifuncionalidad y precisión con los dispositivos hápticos que utiliza. En medicina, el MMH es el cirujano y, los MER, los brazos robóticos

En ese contexto, los conceptos de Cirugía Robótica -CR- y Cirugía Telerobótica –CTR- o, Telepresencia, evidencian la intervención de brazos robóticos (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) es decir de una relación MER-MMH. La diferencia entre CR y CTR es la distancia física entre el MER y el MMH. La primera operación CTR se realizó el 7 de setiembre del 2001 , donde el MER se encontraba en Estrasburgo, Francia y el MMH en Nueva York, a una distancia de 15 mil kilómetros. Por esa razón, en la CTR, el medio de transmisión se convierte en un factor crítico. En esa ocasión, France Telecom participó creando una conexión interoceánica de fibra óptica que garantizó la calidad y velocidad de transmisión requeridas.

Cirugía Robótica

Las CR y CTR implican mayor precisión, daños mínimos, menor traumatismo, estancias hospitalarias más cortas, menos complicaciones, disminuye el tiempo de recuperación del paciente y sus preocupaciones estéticas y representa un ahorro en el costo operatorio, hospitalario y de rehabilitación.

En 1992, en Palo Alto, California, Philippe Green, de Stanford Research Institute (S.R.I.), realizó investigaciones en manipulación remota, desarrolló prototipos de sensores y efectores maestro-esclavo, motivado por generar equipos de cirujanos, en diferentes especialidades, que pudieran atender, desde un lugar seguro, emergencias en los campos de batalla. Casi de manera simultánea el Dr. Stephen Jacobsen de la compañía Sarcos de Utah, desarrolló brazos y manos robóticas que replicaban por control inalámbrico los movimientos humanos.

En 1993, en un hospital de la Jolla, CA, el Dr. Jonathan Sackier utiliza al robot Esopo, de la empresa Computer Motion Inc., manejado por medio de palancas y comandos de pie, como auxiliar para conducir un laparoscopio. En 1994, el posicionador endoscópico Aesop de la firma Computer Motion fue el primer robot aprobado para pruebas clínicas por la Food and Drug Administration de los Estados Unidos –FDA.

En 1995 se formó la empresa Intuitive Surgical Inc, que adquirió los derechos de la investigación del Dr. Green e inició los trabajos de adaptación para su uso clínico fuera de campos de interferencia. En 1996, empieza a utilizarse la primera versión del sistema D’Vinci para sustitución de válvulas y operaciones de bypass En 1997, el Dr. Jack Himpens intervino los primeros cinco pacientes con cirugía laparoscópica por telepresencia a corta distancia, dentro del mismo quirófano en el hospital St. Blasius, en Bélgica. En 1998 los cirujanos Antonio García Ruiz y Tomaso Falcone, realizaron plastías tubarias en 10 pacientes en Cleveland, Ohio, con la primera versión del robot Zeus, fabricado por Computer Motion. En 1999 un equipo dirigido por el cirujano belga Hugo Vanermen realizó, por vez primera, una intervención coronaria sin abrir el tórax. Ese mismo año, el London Health Sciences Center (LHSC) de Ontario, Canadá, efectuó la primera operación de bypass en pecho cerrado sobre un corazón latiendo y la primera operación de revascularización cardiaca híbrida a pecho cerrado, ambas asistidas por robots.

En el 2000, el LHSC pronosticaba que sus operaciones del corazón asistidas por robots aumentarían desde el 5%, experimentado en 1999, a un 30% de un total de 1.700 pacientes en 2005; fue aprobada para su comercialización por la FDA, el sistema robótico D’Vinci.; el Dr. Ralph Damiano, Jefe de Cirugía Cardiaca en el Centro Médico de Hershey, Estados Unidos, aplicaba el uso del robot en forma experimental en la cirugía cardiaca y en la Universidad de Hackensack se utilizaba el sistema de robots conocido como Aesop (Automated Endoscopy System for Optimal Positioning), primer robot autorizado por el órgano regulador de los Estados Unidos. En el 2001, el sistema Zeus, de Computer Motion, había realizado operaciones de bypass en pruebas clínicas. Para el 2003 al menos 280 hospitales de los EEUU usaban el Aesop y se iniciaba la experimentación de comandos vocales. En general, de 1994 a 2003, se calculaba en unas 300.000 intervenciones las realizadas en Europa, Estados Unidos, Canadá y México. La investigación en cuanto a las posibilidades de la cirugía de telepresencia continúa en las áreas de cirugía cardiaca, ginecológica, cirugía del cerebro, de columna vertebral, cirugía pediátrica, urológica y fetal intrauterina.

A inicios del 2005, han empezado a surgir comercialmente los llamados "Robodoc", robots autónomos que permiten la interacción virtual a distancia entre el médico y el paciente y que llevan el concepto de telemedicina un paso adelante; un tema que abordaremos en la tercera entrega de esta serie.