Robot Revolucionario Controlado por Joystick Permite Cirugía Remota de Accidente Cerebrovascular

Ingenieros del MIT han desarrollado un sistema telerrobótico para ayudar a los cirujanos a tratar rápida y remotamente a pacientes que sufren un accidente cerebrovascular o aneurisma. Con un joystick modificado, los cirujanos en un hospital pueden controlar un brazo robótico en otra ubicación para operar de manera segura a un paciente durante una ventana crítica de tiempo que podría salvar la vida del paciente y preservar su función cerebral.

El sistema robótico, cuyo movimiento es controlado a través de imanes, está diseñado para asistir remotamente en la intervención endovascular, un procedimiento realizado en situaciones de emergencia para tratar accidentes cerebrovasculares causados por un coágulo de sangre. Dichas intervenciones normalmente requieren que un cirujano guíe manualmente un alambre delgado hasta el coágulo, donde puede despejar físicamente el bloqueo o administrar fármacos para romperlo.

Una limitación de estos procedimientos es la accesibilidad: Los neurocirujanos vasculares a menudo están basados en grandes instituciones médicas que son difíciles de alcanzar para 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 cerebral.

El equipo del MIT imagina que su sistema robótico podría instalarse en hospitales más pequeños y ser guiado remotamente por cirujanos capacitados en centros médicos más grandes. El sistema incluye un brazo robótico de grado médico con un imán unido 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 alambre 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 las arterias complejas del cerebro. Con solo una hora de capacitación, los neurocirujanos pudieron controlar remotamente el brazo del robot para guiar un alambre a través de un laberinto de vasos para alcanzar ubicaciones objetivo en el modelo.

"Imaginamos que, en lugar de transportar un paciente de un área rural a una gran ciudad, podrían ir a un hospital local donde las enfermeras podrían configurar este sistema. Un neurocirujano en un gran 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 e 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 implica torcer y guiar cuidadosamente un alambre médico delgado a través de las arterias y vasos del cuerpo hasta una ubicación objetivo, de una manera que evite dañar las paredes de los vasos. El procedimiento típicamente requiere años de capacitación para que un cirujano lo domine.

Los sistemas robóticos se están explorando como tecnologías de asistencia en cirugía endovascular. Estos sistemas principalmente involucran unidades de motor que avanzan y retraen un alambre mientras lo torcen a través de la vasculatura del cuerpo.

"Pero tener un robot que gire con el mismo nivel de sofisticación [que 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 guiar un hilo controlado magnéticamente a través de un modelo de silicona a 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 manipulaban manualmente.

Desde entonces han fijado el imán al extremo de un brazo robótico de grado médico, que puede ser dirigido usando una pequeña perilla de joystick en un ratón. Al inclinar el joystick, los investigadores pueden inclinar el imán en una orientación que un alambre magnético puede seguir. Los botones en el ratón controlan un conjunto de unidades lineales motorizadas, que avanzan y retraen el alambre para hacerlo mover hacia adelante y hacia atrás.

El alambre es tan delgado y flexible como una 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 Cateterismo del Hospital General de Massachusetts, una sala de operaciones con equipo de imágenes médicas estándar utilizado en procedimientos endovasculares. Los investigadores instalaron el brazo robótico en el laboratorio, junto con un modelo de silicona a tamaño real de vasos sanguíneos. Colocaron 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 remotamente el alambre a través de los vasos.

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

El equipo también usó el sistema robótico para eliminar coágulos simulados en áreas difíciles de alcanzar en el modelo. Dirigieron la guía a través de vasos, y alrededor de esquinas y giros pronunciados, para alcanzar regiones donde los investigadores simulaban coágulos. Una vez que guiaron el alambre al coágulo, los cirujanos procedieron con métodos endovasculares estándar para enhebrar un microcatéter a lo largo del alambre hasta el sitio del coágulo. Retrajeron el alambre, dejando el catéter, que luego aplicaron para eliminar exitosamente el coágulo.

"El propósito principal de la guía magnética es llegar a la ubicación objetivo rápida y seguramente, para que dispositivos estándar como microcatéteres puedan usarse para administrar terapéuticos", dijo Kim. "Nuestro sistema es como un buscacaminos."

Espera que el sistema teleoperado pueda ayudar a más pacientes a recibir tratamiento crítico a tiempo. También ve beneficios para los cirujanos, que típicamente realizan estos procedimientos vasculares en la misma habitación que el paciente, mientras están expuestos a radiación de imágenes de rayos X.

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