Robótica en la cirugía en general

Resumen

En el presente artículo de investigación
se tratará sobre el desarrollo de la robótica
aplicada a la cirugía en general, es decir, la importancia
que ha tenido la implementación de la robótica en
el campo médico para la ejecución de diversas
cirugías. Vale recalcar que la cirugía
robótica se encuentra en pleno desarrollo, y al igual que
toda innovación en este campo, tiene como finalidad,
mejorar los resultados en el tratamiento de las diversas
patologías que pueden presentarse día a día.
Este tipo de cirugía ha tenido gran acogida debido a la
gran necesidad que se ha presentado en el mundo de la medicina,
implementándose de esta manera, un sinnúmero de
máquinas programadas, robots, para la utilización
de métodos quirúrgicos que puedan garantizar un
riesgo de intervención demasiado leve y la óptima
recuperación del paciente en el menor tiempo
posible.

Palabras Claves—Cirugía
mínimamente invasiva, Cirugía robótica,
Cirugía Laparoscópica, Medicina futurista, Nuevas
tecnologías.

Abstract—In this research article will
discuss the development of robotics in surgery in general, if the
value which had the implementation of robotics in the medical
field for the implementation of various surgeries. Worth
emphasizing that robotic surgery is in full swing, and like any
innovation in this field, aims to improve outcomes in the
treatment of various pathologies that can occur daily. This type
of surgery has been well received because of the great need that
has arisen in the world of medicine, implemented in this way,
countless machines programmed, robots, for the use of surgical
methods that can guarantee a risk of intervention too light and
optimal patient recovery in the shortest time
possible.

Keywords—Minimally Invasive Surgery,
Robotic Surgery, Laparoscopic Surgery, futuristic Medicine, New
Technologies.

Introducción

ACTUALMENTE cuando escuchamos la palabra
robot, es posible que la asociemos, primero con diversas figuras
cinematografías, y segundo, con una serie de
"máquinas inteligentes" que se encuentran frecuentemente
en el medio industrial, en su mayoría, pero debemos saber
que los robots o la robótica, de una forma más
generalizada, puede ser utilizada en diversas actividades
desarrolladas por el ser humano, entre ellas, la medicina. La
robótica es de gran utilidad en este campo, ya que,
tomando como ejemplo la cirugía robótica, la
podemos utilizar como una herramienta muy útil en el
momento de realizar cirugías complejas o donde al ojo del
hombre le es difícil acceder.

En el momento en el que los robots son manejados a
distancia por diferentes cirujanos, se da origen a lo que
conocemos como cirugía robótica, o cirugía
asistida por computadoras. Este tipo de cirugía tiene como
base el concepto de realidad virtual cibernética y se
proyecta como el arma quirúrgica del siglo XXI.

Con la realidad virtual el cirujano maniobra al robot de
forma que ejecute las órdenes del médico. Mediante
la realidad virtual en la medicina, se logra efectos de
inmersión en 3D, navegación, interacción y
simulación, sólo que ésta es sustituida por
tiempo real, es decir lo que se ve en 3D en el monitor, es real y
lo que se toca a través del robot, también es
real.

La cibernética, es una parte de
informática que digitaliza el movimiento y se divide en
tres áreas importantes que son: autómata,
biónica y robótica.

La robótica ha jugado un papel importante durante
décadas; a pesar de que el robot realice grandes
operaciones, el que se encuentra al mando y controla sus acciones
es el hombre. La cirugía robótica es una
versión moderna de tecnología de manipulador
esclavo, y se ha utilizado con éxito en las aplicaciones
críticas por más de cuatro décadas. Los
sistemas de esclavo han evolucionado en los sistemas
tele-robóticos electromecánicos sofisticados de hoy
en día, han abierto nuevas técnicas para el
funcionamiento reforzado vía mediación por
computadora.

Los robots ahora pueden programarse para hacer
movimientos de gran precisión y aceleración, pero
no pueden hacer tareas que requieren una compleja
interacción física y ambiental. En la medicina se
presta para realizar operaciones delicadas, las cuales, pueden
disminuir la abertura en la zona de operación, la cual
puede ser de solo milímetros, aunque el desarrollo de la
operación sea más compleja y con una gran
precisión.

La cirugía robótica o cirugía
asistida por computadoras es un sistema interactivo
computarizado, tan efectivo que desaparece la percepción
del hombre, al sentirse sentado frente a un monitor y mostrarlo
como un entorno real.

Cirugía
robótica

Historia

En 1983 el Dr. James McEwen[1]y Geof
Auchinlek[2]crean en Vancouver, Canadá el
primer robot cirujano, el "Arthobot" en colaboración con
el cirujano ortopédico Dr. Brian
Day[3]Otros proyectos de la época
relacionados con robots médicos desarrollan un brazo
robótico que intervino en una cirugía de ojo y un
asistente en operaciones que con comandos de voz alcanzaba
instrumentos al cirujano. [1][2]

En 1985 desarrollan el "PUMA 560", un robot
multiarticulado, un concepto base en robots actuales. Este,
movía objetos y era capaz de colocarlos en cualquier lugar
que estuviera a su alcance. Fue utilizado para insertar una aguja
en una biopsia cerebral utilizando como guía un
tomógrafo computarizado. [2][3]

El Imperial College London, desarrolla en 1988 el
"PROBOT", que sería utilizado en una cirugía
prostática.

Se sientan las bases de la digitalización del
audio, video y movimiento debido a un desarrollo acelerado de las
comunicaciones y la inteligencia artificial. El movimiento es la
base del funcionamiento de los robots que reproducen el
movimiento de las manos del ser humano llamados maestro-esclavo.
[4]

La Informática revoluciona de manera impactante
en la cirugía. Tomando como ejemplo la cirugía
laparoscópica cuya evolución se ha orientado hacia
sistemas de visualización en tercera dimensión, los
robots asistentes de cirujanos o los robots maestro-esclavo, son
indudables las ventajas de la aplicación.

Philippe Green[4]es considerado pionero
en el diseño de robots aplicados para la
realización de la tele-cirugía, desarrollando el
sistema Green de tele-presencia en 1991. [18][19]

En 1993 apareció ESOPO en su versión 1000,
la versión 2000 en 1996, la 3000 en 1999, y la 4000 en el
2002. Se trata de robots esclavos que obedecen comandos de voz
del cirujano, quien por el mismo medio, controlan además
las opciones electrónicas de un quirófano,
así como la capacidad de comunicación vía
telefónica e internet. A esta integración de
tecnología se le dio el nombre de Quirófano
Inteligente. [19]

Hasta el 2003, Estados Unidos de América,
Canadá, Japón, Italia, España y Portugal
experimentaron con el Telemedicine Advanced Project y Alemania,
con el Advanced Research Telemedicine Minimally Invasive Surgery.
[16]

Sin embargo, la máquina que más resultados
satisfactorios ha obtenido y que más ventas ha realizado,
es el sistema de telemanipulación robótica Da
Vinci®, la tecnología más avanzada para
realizar operaciones quirúrgicas, que combina lo mejor de
la cirugía tradicional abierta con las herramientas de la
cirugía mínimamente invasiva. Su origen se
sitúa en la fusión de dos empresas con sede en
Silicon Valley, en California, que dio lugar a Intitutive
Surgical Inc, en el año 2003. [23]

Cirugía
Laparascópica

La robótica en la cirugía dio lugar a la
laparoscópica o cirugía de mínima
invasión. Este tipo de cirugías han dado una gran
evolución hasta dar lugar a sistemas
tele-robóticos. Con esta gran evolución se
introdujo el uso de robots o brazos mecánicos que se
encuentran bajo el mando del cirujano. [4][7][22]

Se ha procurado que los cortes en la piel sean
mínimos y no se produzca ninguna herida sangrante mayor.
La cirugía asistida por robots permite mejorar la
exactitud de algunas intervenciones.

Los robots pueden ser autónomos, los que
necesitan de un programa diseñado para realizar ciertas
actividades y esclavos, los que no tienen capacidad de movimiento
autónomo y son absolutamente dependientes.
[8][9]

En la cirugía de laparoscopia es utilizado el
robot esclavo, porque éste depende de las decisiones del
cirujano; es decir que es absolutamente dependiente del juicio,
de los conocimientos y de la habilidad del médico. El
robot esclavo posee 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. [10] [21]

Obtención de
imagen laparoscópica

Este sistema es utilizado en la laparoscopia, debido a
su enfoque en 3D real. Posee una cámara que genera dos
señales, que al unirse forman una señal de video
estereoscópica para crear una imagen en 3D, al cirujano
mover la cámara dentro del campo de operación
consigue el efecto conocido como "navegación".
[11][15]

Mediante la cámara, el cirujano puede "navegar"
dentro del cuerpo del paciente, de esta forma encuentra la zona
afectada y empezará a desarrollar la complicada
operación. El cirujano siempre está viendo los
instrumentos que utiliza a través de los monitores.
[12]

Todo movimiento realizado por el robot, es originado en
las manos del especialista, que genera comandos producidos por la
consola maestra y pasan por un sistema que digitaliza y
efectúa estos comandos, para luego transmitirlos al robot
que ejecutará lo dispuesto. [13]

Robot Da
Vinci®

El Sistema Quirúrgico Da Vinci® es un sistema
desarrollado por Intuitive Surgical, que consiste en un robot
quirúrgico diseñado para posibilitar
cirugías complejas con invasiones mínimas al cuerpo
humano, cuyo uso se da especialmente para operaciones de
próstata, reparaciones de válvulas cardíacas
y procedimientos quirúrgicos
ginecológicos.[5][6]

El robot quirúrgico Da Vinci® es una
plataforma del tipo maestro-esclavo, diseñada para hacer
más precisa y asequible la cirugía
laparoscópica para el mayor número de cirujanos. El
sistema quirúrgico Da Vinci® es una tecnología
médica que brinda a los cirujanos una alternativa tanto a
la cirugía abierta tradicional como a la
laparoscopía convencional, poniendo las manos del cirujano
en los controles de una plataforma robótica de
última generación. El sistema Da Vinci® permite
a los cirujanos realizar hasta las intervenciones más
complejas y delicadas mediante muy pequeñas incisiones con
una alta precisión. [6] En la Figura 1., podemos observar
a un sistema Da Vinci® y su ejecutor.

Figure 1. Robot Da
Vinci®.

D-I. Características del
Sistema

El sistema consiste en:

• La consola del cirujano.

• El carro del paciente.

• El carro de visualización.

D-I-I. La consola del cirujano

Es el centro de mando del sistema Da Vinci®. El
cirujano se sienta fuera del campo estéril, en la consola
del cirujano, y maneja un endoscopio en 3D y los instrumentos con
los ojos, las manos y los pies mediante dos controladores
principales y pedales. El sistema interpreta los movimientos del
cirujano y los traduce a escala con movimientos precisos de los
instrumentos. [13]

D-I-II. El carro del paciente

Es el componente quirúrgico del sistema Da
Vinci®, y su función principal es sostener los brazos
para instrumentos y el brazo para la cámara. El sistema Da
Vinci®, utiliza la tecnología de centro de control. El
centro de control es un punto fijo alrededor del cual se mueven
los brazos del carro del paciente. La tecnología de centro
de control, permite que el sistema manipule los instrumentos y el
endoscopio en la zona de la operación, ejerciendo la
mínima presión en la pared del cuerpo del paciente.
El usuario del carro del paciente trabaja en el área
estéril, ayudando al usuario de la consola del cirujano
con el intercambio de instrumentos y endoscopios, y con otras
tareas en la zona del paciente. Para garantizar la seguridad del
paciente, las acciones del carro del paciente tienen prioridad
sobre las acciones de la consola del cirujano. [13]

D-I-III. El carro de
visualización

Aloja el equipo de visualización de procesamiento
central del sistema. Posee estantes regulables para incorporar
instrumentos quirúrgicos auxiliares opcionales, como
unidades electro-quirúrgicas e insufladores. Durante la
operación lo maneja una persona no estéril.
[13]

D-II. Procedimiento a seguir

Para ejecutar un procedimiento, el cirujano usa los
controles maestros de la consola del cirujano para maniobrar
cuatro brazos robóticos que aseguran los instrumentos y
una cámara endoscópica de alta definición.
El diseño en forma de muñeca de los instrumentos
excede el rango natural de movimiento de un humano. El movimiento
a escala y reducción del temblor mejora y refina el
movimiento de la mano del cirujano. El sistema Da Vinci®
incorpora múltiples y redundantes características
de seguridad diseñadas para minimizar los errores humanos
comparados con los métodos tradicionales. En la actualidad
el robot opera en la metodología "maestro-esclavo", el
cirujano viene siendo el maestro y el robot el esclavo. El
sistema fue diseñado para mejorar la laparoscopia
tradicional, en donde el cirujano de pie, usa instrumentos
manuales, de formas incomodas y rústicas, y debe ver
mediante un monitor 2D la imagen del cuerpo. Con este sistema
esas funciones son automatizadas, el cirujano permanece sentado
con los ojos y manos posicionados sobre los instrumentos y para
moverlos o reposicionar la cámara simplemente usa sus
manos. [27]

Al proporcionar a los cirujanos una visualización
superior, una mayor destreza, mayor precisión y confort
ergonómico, el sistema quirúrgico Da Vinci®
permite a los cirujanos realizar más procedimientos
mínimamente invasivos abarcando disecciones o
reconstrucciones complejas. Para el paciente, un procedimiento Da
Vinci®, puede ofrecer todos los beneficios potenciales de un
procedimiento mínimamente invasivo, incluyendo menos
dolor, menos pérdida de sangre y una menor necesidad de
transfusiones. Además, el sistema Da Vinci®, puede
permitir una estancia hospitalaria más corta, una
recuperación más rápida y un retorno
más rápido a la normalidad las actividades.
[13]

Procedimientos comunes de la cirugía
robótica

La cirugía robótica en ginecología
a menudo se utiliza para realizar una histerectomía
(extirpación del útero), una miomectomía
(extirpación de los fibromas), procedimientos relacionados
con incontinencia (incapacidad para retener orina),
procedimientos de reconstrucción de trompas
(reparación de las trompas de Falopio), eliminación
de la endometriosis (crecimiento excesivo del revestimiento del
útero en la cavidad pélvica), remoción de
masas pélvicas y procedimientos oncológicos (contra
el cáncer). En particular, se mejoran las suturas y los
nudos, lo cual permite la extracción de fibromas
pequeños o grandes que de otro modo requerirían una
laparotomía. La precisión mejorada de los
instrumentos permite la extirpación de los ganglios
linfáticos para el tratamiento del cáncer y del
tejido cicatricial de la endometriosis. Teóricamente, la
cirugía robótica se puede realizar en lugar de
cualquier laparoscopia y en lugar de muchas laparotomías.
[14][15]

Cirugía
robótica: futuro

A medida que los cirujanos se vuelven más
expertos en la cirugía robótica, han aparecido
nuevos técnicas, bariátrica y en cirugía
plástica. El cirujano puede utilizar sus dos brazos con
movilidad absoluta, ha permitido que se convierta en su propio
asistente. Adicionalmente, se están diseñando los
robots asociados a simuladores para el entrenamiento, acortando
su curva de aprendizaje. [17]

El mayor obstáculo para la robótica
está representado por el costo de estos equipos e
instrumentos. Una segunda dificultad sería el tiempo
necesario para iniciar su uso. Sin embargo, a pesar de estas
limitaciones, sus ventajas son prometedoras, pues permiten que un
mismo cirujano controle varios robots en diferentes
quirófanos, o incluso efectúe tele-cirugía.
[17][18]

En un futuro, con la integración de las
imágenes, navegación y las capacidades sensoriales
se podrán diseñar instrumentos con mayor
posibilidad de angulaciones. Esta mayor libertad de movimientos
Superando incluso los de la mano de hombre. También se
esperaría la miniaturización de los brazos
robóticos para micro-manipulación de los
órganos.

Ventajas de la cirugía
robótica

En comparación con la laparoscopia tradicional,
la cirugía robótica tiene varias ventajas. En
primer lugar, la consola usa cámaras de alta
definición para poder ver de forma más clara dentro
del abdomen y de la pelvis. Además, la percepción
de profundidad del cirujano es mejor durante la cirugía
porque la vista es tridimensional, en comparación con la
laparoscopia tradicional, que es bidimensional. El control de los
instrumentos en la cirugía robótica es mejor que en
la laparoscopia tradicional porque los instrumentos en la
cirugía robótica se pueden mover en cualquier
dirección en que se mueva la mano del cirujano. Este mejor
control significa que el cirujano puede realizar movimientos
más precisos y acelerar o reducir la velocidad de los
movimientos de las manos, lo que permite que sea más
fácil realizar las suturas (coser) y atar nudos.
[24][25]

Desventajas de la cirugía
robótica

Durante la cirugía robótica, el cirujano
tiene una menor sensación táctil del tejido. Cuando
se utiliza más de un brazo robótico, el movimiento
puede ser limitado. Dado que el cirujano controla los brazos
robóticos, se reducen las oportunidades de tener ayudantes
quirúrgicos para ayudar durante la cirugía.
Además, el tiempo que se tarda en realizar la
cirugía robótica puede ser más largo que
para la laparoscopia o la laparotomía tradicional. Debido
a este tiempo más prolongado, el tiempo bajo anestesia
puede incrementarse, lo que puede conducir a un mayor riesgo
potencial para el paciente. [27]

Conclusiones

La cirugía robótica es una técnica
médica utilizada a gran medida hoy en día, debido a
que reduce los riesgos que implica cualquier tipo de
intervención quirúrgica en un paciente. Se puede
presenciar que esta técnica avanza a pasos agigantados, y
que cirugías de alto riesgo pueden ser ejecutadas sin un
esfuerzo mayor por un médico, dando la posibilidad de que
las mismas sean realizadas presencialmente como a distancia,
tele-cirugía.

Las ideas minimizadas que se tenía sobre el mundo
de la robótica van tomando forma, debido a que podemos
entender la importancia que tiene la misma, en comparación
con la idea cerrada dominante en la mayoría de las
personas, sobre que los robots son "maquinas
cinematografías", cuando en realidad son máquinas
sistematizadas que permiten resolver procesos de un alto grado de
dificultad para el hombre, reduciendo al máximo los riegos
que se puede correr al momento de realizar los mismos.

En la actualidad la cirugía robótica, es
un proceso realizado en varios países, por lo que se puede
notar la importancia que ha ido tomando la misma con el pasar del
tiempo, y se puede suponer que esta importancia mencionada, solo
aumentara, se desarrollaran maquinas más eficientes y
potentes que ayudaran a salvar vidas.

Sin embargo, se necesita realizar más estudios
que permitan reafirmar la importancia de este método y
así pueda dársele un uso global, ya que existen
varios países que lo utilizan, pero sería realmente
satisfactorio que se expanda aún más.

Es importante que la gente comprenda el verdadero
concepto de un robot, y no se mantenga esa idea general que,
gracias a la ciencia ficción, se creó.

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Autor:

Paul Esteban Vintimilla
Tapia.

Estudiante de la carrera de
Ingeniería Electrónica. Universidad
Politécnica Salesiana, Sede Cuenca.

( Universidad Politécnica Salesiana,
Cuenca-Ecuador.

[1] Ingeniero Biomecánico. Universidad
British Columbia. Inventor del microprocesador controlador de
sistema de torniquete automático.

[2] Ingeniero Biomecánico, Universidad
British Columbia.

[3] Médico. Presidente de la
Asociación Médica Canadiense.

[4] Ingeniero Mecánico. Standford
Research Institute.