Robot operado por joystick podría ayudar a los cirujanos a tratar el accidente cerebrovascular de forma remota

Los ingenieros del MIT han desarrollado un sistema telerrobótico para ayudar a los cirujanos a tratar de forma rápida y remota a los pacientes que sufren un accidente cerebrovascular o un aneurisma. Con un joystick modificado, los cirujanos de un hospital pueden controlar un brazo robótico en otro lugar para operar de forma segura a un paciente durante un período de tiempo crítico que podría salvar la vida del paciente y preservar su función cerebral.

El sistema robótico, cuyo movimiento se controla a través de imanes, está diseñado para ayudar de forma remota en la intervención endovascular, un procedimiento que se realiza en situaciones de emergencia para tratar los accidentes cerebrovasculares causados ​​por un coágulo de sangre. Dichas intervenciones normalmente requieren que un cirujano guíe manualmente un cable delgado hasta el coágulo, donde puede eliminar físicamente el bloqueo o administrar medicamentos para romperlo.

Una limitación de tales procedimientos es la accesibilidad:los cirujanos neurovasculares a menudo se encuentran en importantes instituciones médicas que son difíciles de alcanzar para los pacientes en áreas remotas, particularmente durante la "hora dorada", el período crítico después del inicio de un accidente cerebrovascular, durante el cual se debe administrar el tratamiento. para minimizar cualquier daño al cerebro.

El equipo del MIT prevé que su sistema robótico podría instalarse en hospitales más pequeños y ser guiado de forma remota por cirujanos capacitados en centros médicos más grandes. El sistema incluye un brazo robótico de grado médico con un imán adherido a su muñeca. Con un joystick e imágenes en vivo, un operador puede ajustar la orientación del imán y manipular el brazo para guiar un cable magnético suave y delgado a través de arterias y vasos.

Los investigadores demostraron el sistema en un "fantasma", un modelo transparente con vasos que replican arterias complejas del cerebro. Con solo una hora de capacitación, los neurocirujanos pudieron controlar de forma remota el brazo del robot para guiar un cable a través de un laberinto de vasos para llegar a las ubicaciones objetivo en el modelo.

“Imaginamos que, en lugar de transportar a un paciente de un área rural a una gran ciudad, podría ir a un hospital local donde las enfermeras podrían instalar este sistema. Un neurocirujano en un importante centro médico podría ver imágenes en vivo del paciente y usar el robot para operar en esa hora dorada. Ese es nuestro sueño futuro”, dijo Xuanhe Zhao, profesor de Ingeniería Mecánica y de Ingeniería Civil y Ambiental en el MIT. Sus hallazgos han sido publicados en Science Robotics .

La cirugía endovascular es un procedimiento especializado mínimamente invasivo que consiste en torcer y guiar con cuidado un cable médico delgado a través de las arterias y los vasos del cuerpo hasta una ubicación objetivo, de manera que se evite dañar las paredes de los vasos. El procedimiento generalmente requiere años de entrenamiento para que un cirujano lo domine.

Los sistemas robóticos se están explorando como tecnologías de asistencia en la cirugía endovascular. Estos sistemas involucran principalmente motores que hacen avanzar y retraer un cable mientras lo retuercen a través de la vasculatura del cuerpo.

“Pero tener un giro de robot con el mismo nivel de sofisticación [como un cirujano] es un desafío”, dijo el autor principal Yoonho Kim. “Nuestro sistema se basa en un mecanismo fundamentalmente diferente”.

El nuevo sistema del equipo se basa en el trabajo de 2019, en el que demostraron conducir un hilo controlado magnéticamente a través de un modelo de silicona de tamaño real de los vasos sanguíneos del cerebro. Lo hicieron en ese momento usando un imán de mano, del tamaño de una lata de sopa, que manipularon manualmente.

Desde entonces, colocaron el imán en el extremo de un brazo robótico de grado médico, que se puede dirigir con una pequeña palanca de mando en un mouse. Al inclinar el joystick, los investigadores pueden inclinar el imán en una orientación que puede seguir un cable magnético. Los botones del mouse controlan un conjunto de unidades lineales motorizadas, que hacen avanzar y retraer el cable para que se mueva hacia adelante y hacia atrás.

El cable es tan delgado y flexible como un cable guía neurovascular convencional, con una punta suave y magnéticamente sensible que sigue y se dobla en la dirección de un campo magnético.

El equipo probó el sistema robótico en el Laboratorio de Catéteres del Hospital General de Massachusetts, un quirófano con equipo estándar de imágenes médicas utilizado en procedimientos endovasculares. Los investigadores instalaron el brazo robótico en el laboratorio, junto con un modelo de vasos sanguíneos de silicona de tamaño real. Pusieron el joystick, junto con un monitor que mostraba un video en vivo del modelo, en una sala de control. Desde allí, un operador vio el video mientras usaba el joystick para dirigir de forma remota el cable a través de los recipientes.

El equipo entrenó a un grupo de neurocirujanos para usar el sistema robótico. Después de solo una hora de capacitación, cada cirujano pudo operar con éxito el sistema para guiar el cable a través de vasos complejos que son difíciles de navegar con un cable guía manual.

El equipo también usó el sistema robótico para eliminar coágulos simulados en áreas de difícil acceso en el modelo. Dirigieron el cable guía a través de los vasos, y alrededor de esquinas y giros cerrados, para llegar a las regiones donde los investigadores simularon coágulos. Una vez que guiaron el cable hasta el coágulo, los cirujanos procedieron con métodos endovasculares estándar para pasar un microcatéter a lo largo del cable hasta el sitio del coágulo. Retrajeron el alambre, dejando el catéter, que luego aplicaron para eliminar con éxito el coágulo.

“El objetivo principal de la guía magnética es llegar a la ubicación objetivo de forma rápida y segura, de modo que se puedan usar dispositivos estándar como microcatéteres para administrar tratamientos”, dijo Kim. “Nuestro sistema es como un pionero”.

Él espera que el sistema teleoperado pueda ayudar a más pacientes a recibir un tratamiento de tiempo crítico. También ve beneficios para los cirujanos, que normalmente realizan este tipo de procedimientos vasculares en la misma habitación que el paciente, mientras están expuestos a la radiación de las imágenes de rayos X.

“Los neurocirujanos pueden operar el robot en otra habitación o incluso en otra ciudad sin una exposición repetida a los rayos X”, dice Zhao. "Estamos realmente entusiasmados con el impacto potencial de esta tecnología en la salud mundial, dado que el accidente cerebrovascular es una de las principales causas de muerte y discapacidad a largo plazo".