Los robots se mudan al quirófano
Más de 7 millones de pacientes operados, 5.500 modelos equipando hospitales de todo el mundo: tales son los impresionantes resultados del robot Da Vinci desde su comercialización en junio de 2001 por la empresa californiana Intuitive Surgical. “ Ahora muchos cirujanos hablan de él como el robot quirúrgico por excelencia ”, apunta Guillaume Morel, director del Instituto de Sistemas Inteligentes y Robótica (Isir) 1 . Hasta el punto de que determinadas cirugías, como la prostatectomía o la histerectomía, ahora se realizan en más del 90% mediante robótica. ¿Su ventaja sobre las operaciones manuales? " El robot facilita las llamadas operaciones “laparoscópicas”, que consisten más en atravesar pequeños orificios que en abrir completamente el abdomen del paciente, por lo que cirugías mínimamente invasivas con tiempos de convalecencia más cortos ” , analiza la investigadora.
Sin embargo, esta superestrella del quirófano está lejos de ser insuperable. “ Primero, porque Da Vinci es engorroso, involucra una cierta cantidad de logística antes y durante la operación. Luego porque corta al cirujano, clavado en su consola, del paciente y del resto del equipo, lo que puede crear problemas de comunicación. Debido a esta lejanía, tampoco todas las operaciones son factibles ” , continúa Guillaume Morel.
Por encima de todo, el costoso robot (2 millones de euros por unidad, excluidos los costos de mantenimiento y operación) a menudo es criticado por la falta de evidencia de su valor terapéutico general (ver el recuadro “¿Robótica a cualquier costo?” A continuación) .
Como una salvaguarda para el cirujano
En los laboratorios, muchos investigadores ya se están preparando para el futuro. " Este futuro requerirá un robot más ligero, que involucre más al cirujano ", imagina Marie-Aude Vitrani, investigadora de Isir. Dentro del equipo de Asistencia Gestual y Aplicaciones Terapéuticas (Agathe), gestiona el proyecto Surgical Cockpit, un robot basado en el principio de co-manejo. “ En este sistema, es el cirujano quien manipula la herramienta, como en una operación manual. Salvo que esta herramienta también la lleva un brazo robótico cuya función es únicamente corregir el gesto, si es necesario. Mejora la precisión al bloquear los temblores y prohíbe ciertas áreas no objetivo, como una barandilla », Resume el investigador. Un sesgo contra los encantamientos que profetizan el reemplazo total del cirujano por la máquina. “ Lo humano sigue siendo fundamental, porque determinadas sensaciones como la retroalimentación táctil o la percepción del frío y del calor son siempre muy difíciles de automatizar ”, confirma Guillaume Morel.
El equipo de Agathe está experimentando actualmente con esta “cabina quirúrgica” en cirugías laparoscópicas digestivas y ginecológicas. " Toda la dificultad es obtener suficiente información e inteligencia para que el brazo robótico pueda 'decidir' cuándo brindar asistencia " , admite Marie-Aude Vitrani. Después de las pruebas in vivo en animales, la tecnología se transfirió a mediados de 2019 a MastOR, una empresa emergente fundada por el Dr. Brice Gayet, un cirujano laparoscópico reconocido a nivel mundial.
El crecimiento joven debe llevarlo a los primeros ensayos clínicos sobre una operación ya bien dominada: la extirpación de la vesícula biliar. “ Es un primer paso. Si se comprueba la utilidad del sistema, otras operaciones más delicadas, como las del hígado o el páncreas, que la mayoría de los cirujanos no se atreven a realizar por vía laparoscópica, podrían beneficiarse de este sistema más versátil y potencialmente menos costoso ”, dice el roboticista.
" A decir verdad, esta idea de co-manejo no es nueva, aunque cada vez son más los cirujanos que lo piden ", apunta Jocelyne Troccaz, directora de investigación del CNRS y miembro del equipo de Gesto Médico-Quirúrgico Asistido. De computer (GMCAO), en el laboratorio TIMC-Imag 2 . En 1992, este pionero en robótica quirúrgica co-patentó un instrumento para cirugía guiado por un robot, pero movido por el cirujano. Desde entonces, la idea ha sido realizada por industriales. Y en 2018, en el Hospital Universitario de Grenoble, se colocó una prótesis de rodilla con Mako, un robot cuya función era evitar la penetración de instrumentos en áreas indeseables. Una primicia en Francia.
Precisión milimétrica y GPS 3D
El laboratorio TIMC-Imag también contribuyó a la aparición del robot Neuromate, dedicado a la cirugía cerebral, a partir de 1989… ¡y todavía muy extendido en los hospitales! Al apoyarse en imágenes de resonancia magnética y radios, este sistema permite introducir con precisión milimétrica en las estructuras cerebrales un instrumento como un electrodo de estimulación o una aguja de biopsia que permite la toma de tejidos para el diagnóstico. Qué mejor forma de hacerse cargo de patologías como la enfermedad de Parkinson o la epilepsia.
Los avances en robótica también requieren una mejor orientación a través de imágenes. " Un gran desafío es tener en cuenta las deformaciones de los órganos blandos durante la operación ", observa Jocelyne Troccaz. El investigador ha desarrollado un sistema para ayudar a realizar biopsias de próstata. Este último se basa en métodos de fusión de imágenes de ultrasonido y resonancia magnética para establecer una especie de mapeo del órgano y guiar con mayor precisión la aguja de muestreo al área objetivo.
" Por tanto, este GPS 3D se adapta a la deformación de la próstata y de los movimientos del paciente directamente, " dice el investigador. Comercializado por la start-up Koelis, fundada por ex estudiantes de doctorado del equipo de GMCAO, este "GPS médico" ya ha beneficiado a cientos de miles de pacientes, lo que ha dado como resultado biopsias más precisas y tratamientos mejor dirigidos.
Aún con cáncer de próstata, pero esta vez como cura, Jocelyne Troccaz y su equipo están desarrollando actualmente una guía robótica para braquiterapia, cuyo principio es insertar semillas radiactivas en el corazón del tumor y "quemarlo". De forma ultralocalizada conducta. “ Estas semillas generalmente se introducen con una aguja que se dobla cuando se empuja en el tejido. Nuestro trabajo permite controlar mejor esta curvatura para posicionar la aguja con la mayor precisión posible ”, explica la investigadora. Una innovación, desarrollada en colaboración con el Laboratorio de Informática, Robótica y Microelectrónica de Montpellier (Lirmm) 3 , que pretende adaptar para realizar punciones en otros órganos, como el hígado.
Un tornillo "inteligente"
Cada vez más, la ayuda del cirujano ya no proviene de imágenes externas, sino de sensores colocados dentro de las herramientas. Isir ayudó así a la empresa SpineGuard a perfeccionar un tornillo pedicular "inteligente" destinado a implantes óseos, por ejemplo, para unir dos vértebras en la operación de la escoliosis. “ Este tornillo mide la resistencia eléctrica de los tejidos encontrados, lo que nos informa sobre su naturaleza. Gracias a un "bip" comparable al radar de marcha atrás de un coche, el cirujano puede saber, al introducir el tornillo, si todavía está en la parte esponjosa que rodea el hueso o en la parte dura del mismo. », Subraya Guillaume Morel. Lo suficiente para mejorar el gesto, prescindiendo de un pesado dispositivo de imágenes de rayos X. Un estudio preclínico de viabilidad del dispositivo en animales cobayas recibió el premio al mejor artículo en el simposio de Hamlyn, uno de los encuentros más prestigiosos en el campo de robótica médica. Sobre la base de este éxito, SpineGuard está preparando actualmente ensayos clínicos en pacientes humanos.
Los avances en robótica también se están produciendo a escalas cada vez más pequeñas. Pierre Renaud, del Laboratorio de Ciencias de la Ingeniería, la Computación y la Imagen (ICube) 4 , está intentando, por ejemplo, aplicarlos a la cirugía endoscópica. El endoscopio es una "bobina" de unos pocos milímetros de grosor que el cirujano introduce en el cuerpo del paciente para mantener la vista durante las operaciones mínimamente invasivas.
“ Cada vez más cirujanos sueñan con usar el endoscopio para operar, y no solo para observar ” , apunta el especialista en robótica. Ya se han realizado ablaciones de tumores de colon por este medio ... Pero la operación sigue siendo delicada " porque un endoscopio, por su flexibilidad, es muy complejo de manejar, con el riesgo de perforar la pared del órgano ", señala la investigadora. .
Para remediar este problema, su equipo introdujo mecatrónica en los engranajes del instrumento. Tarea no menor: “ Debemos ofrecer al cirujano un control intuitivo, para que los movimientos aplicados a las palancas de control se traduzcan en los movimientos deseados ”, explica. Pero el juego vale la pena: esto podría permitir movilizar a un solo practicante por operación, contra dos actualmente, y reducir el tiempo de aprendizaje de este gesto para principiantes. El laboratorio transfirió recientemente las patentes a la empresa Karl Storz, fabricante mundial de instrumentos de endoscopia, que será la encargada de llevar esta tecnología a los bloques y realizar las primeras pruebas clínicas.
Hacia la robótica microscópica
Aude Bolopion, del Instituto Femto-ST 5 , se adentra en las fronteras del mundo microscópico. Esta especialista en mecatrónica recibió la medalla de bronce del CNRS en 2019 por su prometedor trabajo en dispositivos para manipular objetos en las escalas más íntimas de la materia. Prepara, por ejemplo, un sistema que permite clasificar, sin contacto, células inmunes llamadas linfocitos, extraídas de una muestra de sangre. El interés: desarrollar terapias innovadoras y personalizadas. “ Podemos modificar genéticamente estos linfocitos para hacerlos más capaces de combatir el tumor, o aislar los linfocitos más eficientes para duplicarlos en cultivo y reinyectarlos en la sangre del paciente ”, explica el investigador.
Para ello, tuvo que resolver un verdadero rompecabezas: clasificar rápidamente cientos de miles de células con características físicas muy similares. Su solución: aplicar un campo eléctrico a la muestra. “ Hemos desarrollado un modelo para predecir cómo se moverá ese tipo de células según variaciones en este campo eléctrico, lo que nos permite migrar unos linfocitos específicos para aislarlos del resto de la muestra. », Especifica Aude Bolopion. El método permite, en particular, controlar automáticamente el ajuste del campo eléctrico. Para lograrlo, el investigador utiliza bucles de control como los que se utilizan en robótica, que permiten a las máquinas corregir su gesto a la décima de segundo más cercana, a medida que lo realizan. ¡Una gran esperanza para el desarrollo de estos fármacos del futuro que actualmente cuestan hasta 100.000 euros por dosis! ♦
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¿Robótica a toda costa?
¿El uso de un robot en el quirófano siempre es beneficioso para el paciente? Ésta es la cuestión central en la controversia que rodea a Da Vinci. Si se han realizado varios estudios "multicéntricos" (es decir, con pacientes voluntarios de varios centros médicos diferentes) para valorar su contribución, sus resultados en ocasiones son contradictorios. En el caso del cáncer de próstata, algunos médicos señalan el sobretratamiento de pacientes con formas leves de la enfermedad, por ejemplo, dictado únicamente por la necesidad de rentabilizar el costo del robot y el escaso beneficio que brinda. operaciones manuales. “ En realidad, el interés puede ser mayor para los pacientes en un centro no especializado que en un centro que ya es experto en la operación. », Estima Jocelyne Troccaz del laboratorio TIMC-Imag. " Por otro lado, el robot trae mucha comodidad a los cirujanos, reduce la fatiga, y ofrece a los principiantes un lugar más seguro y más rápido aprendizaje de los gestos ", señala Guillaume Morel, del Instituto de sistemas inteligentes y robótica. ¿Cómo, entonces, asegurar la utilidad de los futuros robots? “ Todos nuestros desarrollos parten de las necesidades expresadas por los médicos con los que colaboramos, y son objeto de evaluaciones clínicas y económicas cuando alcanzan la madurez suficiente ”, asegura Jocelyne Troccaz. ♦
Fuente: lejournal.cnrs.fr
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