Bioingenieros crean un robot que navega dentro del cuerpo de forma autónoma

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Boston Children’s Hospital en el área médica de Longwood. Foto de Jenna Lang.

Durante más de una década, los cirujanos han estado usando robots operados por joystick para navegar dentro del cuerpo. Pero por primera vez, un equipo de bioingenieros del Boston Children’s Hospital demostró un robot que puede navegar de forma autónoma dentro del cuerpo humano.

En un modelo animal de reparación de válvulas cardíacas, el equipo programó un catéter robótico para encontrar el camino a lo largo de las paredes de un corazón que late hasta una válvula con fugas, sin la ayuda de un cirujano.

Según Science Robotics, los pequeños robots pueden controlar el cuerpo a través de fuerzas externas como el magnetismo. Este es el primer informe del investigador principal Pierre Dupont, Ph.D., Jefe de Bioingeniería Cardíaca Pediátrica en Boston Children, del equivalente al destino deseado en el cuerpo, y agrega que los robots autónomos ayudan a los cirujanos en operaciones complejas y pueden reducir el cansancio y Libere a los cirujanos para que se concentren en las maniobras más desafiantes y mejoren los resultados.

“La forma correcta de pensarlo es analizando a un piloto de combate con un avión de combate. El avión de combate asume tareas rutinarias como volar el avión para que el piloto pueda concentrarse en las tareas de niveles más altos de la misión”, agregó.

El catéter robótico en el laboratorio de Dupont navegaba con un sensor táctil óptico, informado sobre la anatomía cardíaca y el escaneo preoperatorio mediante un mapa. El sensor táctil utiliza inteligencia artificial y algoritmos de procesamiento de imágenes para ayudar al catéter a determinar dónde se encuentra en el corazón y hacia dónde debe ir.

Para la demostración, el equipo realizó un procedimiento técnicamente exigente llamado cierre de fuga aórtica paravalvular, en el que repara las válvulas de reemplazo del corazón que han comenzado a tener fugas alrededor de los bordes. Una vez que el catéter del robot llegó a la ubicación de la fuga, un cirujano cardíaco experimentado se hizo cargo e insertó el tapón para cerrar el orificio.

El catéter robótico ha navegado con éxito hasta las fugas de las válvulas cardíacas en ensayos repetidos aproximadamente en el mismo período que el cirujano (ya sea con una herramienta manual o un robot controlado por joystick). El sensor táctil óptico del catéter robótico tomó muestras de su entorno a intervalos regulares utilizando una técnica de navegación llamada «la siguiente pared», muy similar a las antenas de insectos o los bigotes de roedores que toman muestras de los alrededores para construir mapas mentales de entornos oscuros desconocidos. El sensor le decía al catéter si estaba tocando la sangre, la pared cardíaca o una válvula, y qué tan fuerte estaba empujando (para evitar que el corazón se dañara).

Las imágenes preoperatorias y los algoritmos de aprendizaje automático contribuyeron a la interpretación del catéter de las características visuales. Así, el catéter robótico avanzó desde la base del corazón a lo largo de la pared del ventrículo izquierdo y la válvula con fugas hasta el lugar de la fuga. Aunque el robot autónomo tardó un poco más en llegar a la válvula con fugas que el cirujano, su técnica de seguimiento de la pared significó que tomó el camino más largo.

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