Catéter de autonavegación diseñado para cirugía cardíaca probado en cerdos
ARRIBA: El catéter cardíaco robótico utilizado en el estudio. FAGOGENIS ET AL., SCI. ROBOT. 4 EAAW1977 9 (2019)
Al palpar suavemente las paredes de un corazón de cerdo que late, un catéter autoguiado puede encontrar una válvula con fugas y posicionarse para que un operador humano tape el orificio, según a un informe en Science Robotics hoy (24 de abril). Los desarrolladores del sistema sugieren que automatizar la navegación del catéter podría liberar a los cirujanos de tener que realizar este proceso desafiante pero rutinario, lo que les permitiría concentrarse en los aspectos más críticos de la cirugía.
“Crear consistencia y reproducibilidad en los procedimientos [quirúrgicos] generalmente mejoran los resultados [del paciente],” Michael Reardon, cirujano cardíaco e investigador del Hospital Metodista de Houston, que no participó en la investigación, escribe en un correo electrónico a The Scientist. «El control robótico de los sistemas de colocación de catéteres que usamos para los procedimientos endovasculares puede ayudarnos a lograr este objetivo». ….
El sistema es particularmente inteligente y tiene una utilidad real, agrega el cirujano cardíaco e investigador Marco Zenati de la Escuela de Medicina de Harvard, quien tampoco participó en el estudio.
Minimizar la invasividad de los procedimientos es un objetivo deseable para todos los tipos de cirugía. Al reducir el trauma, el tiempo de recuperación es más rápido, el riesgo de infección es menor y se minimizan las cicatrices estéticamente indeseables. En el caso de la cirugía cardíaca, la sustitución de los procedimientos a corazón abierto por procedimientos con catéter también puede obviar el uso de máquinas de derivación cardíaca y pulmonar y eliminar los riesgos asociados, como arritmia y accidente cerebrovascular.
Cirujanos cardíacos y Los ingenieros han producido una variedad de técnicas quirúrgicas mínimamente invasivas, que incluyen reemplazos de válvulas aórticas y cierres de fugas perivalvulares, las cuales se realizan al introducir un catéter a través de un pequeño orificio en el tórax o la arteria femoral hasta el corazón. Sin embargo, dichos procedimientos generalmente requieren exposición a la radiación tanto para el paciente como para los proveedores, dice Zenati, y explica que a menudo se necesitan imágenes prolongadas con fluoroscopia (una radiografía continua) para colocar el catéter en su posición. A veces también se usa un catéter con una diminuta sonda de ultrasonido en la punta, pero la calidad de la imagen es deficiente.
Como posible solución a estas deficiencias en las imágenes, dice el bioingeniero e investigador principal Pierre Dupont del Boston Childrens Hospital y Harvard Médica, nuestra idea era considerar el uso de la endoscopia dentro del corazón junto con la robótica. Su equipo eligió el cierre de fugas perivalvulares donde se tapa una fuga alrededor de una válvula de reemplazo implantada como un procedimiento de prueba de principio.
La endoscopia normalmente se realiza en cavidades corporales llenas de aire o líquido claro, dice Dupont, pero si Estás en un corazón lleno de sangre, todo lo que ves es rojo. Es decir, hasta que presiona su instrumento endoscópico contra el tejido y la sangre se desplaza.
El equipo usó estas señales visuales para entrenar su catéter robótico, a través de algoritmos de aprendizaje automático, para reconocer cuándo estaba en contacto con la pared del corazón, rodeado únicamente de sangre (lejos de la pared), o cuando había llegado a la válvula (identificado por la presencia de puntos visibles).
El catéter en sí era un robot de tubo concéntrico esencialmente, un varilla de metal flexible que puede maniobrar en 3D con una cámara alojada en su punta junto con una varilla extensible para colocar el tapón para reparar la fuga.
En cerdos con válvulas aórticas protésicas que se han implantado a propósito para fugas , el catéter robótico podría navegar desde el vértice del corazón (el punto de entrada) hasta la fuga casi con la misma rapidez y precisión que un catéter operado por humanos. Una vez en posición, el operador tomó el control, a través de un joystick, para incrustar el tapón. El robot hace la parte menos crítica de navegar hasta la fuga y luego el médico hace la parte más crítica de la misión de desplegar el oclusor, dice Dupont. Él compara a los cirujanos en este contexto con los pilotos de combate que podrían volar a un lugar con el piloto automático pero luego tomar los controles para el reconocimiento, la batalla o alguna otra tarea esencial.
La tecnología aún no está lista para su uso clínico, dice. Zenati. Por un lado, las suturas en la válvula artificial no eran típicas, dice. El equipo usó una válvula personalizada que tenía puntos de referencia que el sistema podía reconocer, por lo que para aplicar esto en la clínica tendría que tener puntos de referencia similares dentro de las válvulas que se implantan. Sin embargo, el trabajo es una prueba de principio para la navegación autónoma de catéteres robóticos. Las lecciones aprendidas. . . podría aplicarse a otros problemas [del corazón] y rutas de entrada, como la arteria femoral.
De hecho, agrega Howie Choset, investigador de biorrobótica en la Universidad Carnegie Mellon que no participó en el proyecto, aunque esto [ system] se recetó para procedimientos cardíacos, creo que la idea central de usar las paredes anatómicas para navegar es clave y se puede aplicar a otras áreas [del cuerpo].
G. Fagogenis et al., Navegación robótica autónoma de catéteres intracardíacos mediante visión háptica, Sci. Robot, 4:eaaw1977, 2019.
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