Sensores ópticos para cirugía ortopédica
Concepto de taladro óptico inteligente para artroplastia total de cadera. Crédito: Fisher et al.
Las rodillas y las caderas se desgastan. La espalda y el cuello se vuelven inestables. Afortunadamente, los cirujanos ortopédicos se especializan en la reparación musculoesquelética. Y las cirugías que antes requerían exposición abierta ahora se logran con técnicas mínimamente invasivas. Se reducen los riesgos quirúrgicos, así como el dolor posoperatorio y el tiempo de recuperación.
La cirugía ortopédica se encuentra entre los tipos de cirugía más comunes, especialmente en países desarrollados con poblaciones que envejecen. Solo en los EE. UU., las cirugías de fusión espinal y reemplazo de rodilla o cadera ascienden a más de un millón de casos cada año.
Los métodos de diagnóstico por imágenes, como la endoscopia, la tomografía computarizada y la navegación por infrarrojos, ayudan a la planificación quirúrgica y brindan información visual o orientación espacial, pero aún queda por explorar todo el potencial de la detección óptica en la cirugía ortopédica. Investigadores del grupo Biophotonics@Tyndall del Tyndall National Institute (TNI) de Irlanda se asociaron con coautores de Sunnybrook Health Sciences, University of Toronto, South Infirmary Victoria University Hospital y University College Cork, para ofrecer una perspectiva sobre la integración de la detección óptica en dispositivos quirúrgicos ortopédicos, publicado en el Journal of Biomedical Optics. Describen cómo la detección óptica, mediante espectroscopia o imágenes, podría abordar necesidades clínicas no satisfechas en cirugía ortopédica.
Hay muchos tipos de detección óptica y su uso depende del tipo de información requerida. Por ejemplo, la tomografía de coherencia óptica (OCT) permite obtener imágenes de microestructuras de tejido, mientras que la espectroscopia Raman puede informar las firmas moleculares del tejido. Dichas técnicas pueden aplicarse para ayudar a guiar un procedimiento quirúrgico, solas o en combinación, en la punta de trabajo de un instrumento quirúrgico. Por ejemplo, al detectar las propiedades ópticas inherentes del hueso y sus tejidos circundantes, un taladro quirúrgico equipado ópticamente permitiría discernir las interfaces hueso/tejido para aumentar la precisión quirúrgica. Los cirujanos se beneficiarían de las señales visuales proporcionadas por el sensor óptico, como una luz verde para indicar cuándo una broca está en la zona ósea correcta o una luz de advertencia cuando se acerca a un límite, por ejemplo, colágeno, sangre, mielina o lípidos. Actualmente, la retroalimentación auditiva o sensorial brinda esa información.
¿Qué se necesita para la detección óptica en una broca? La cirugía de cadera de rutina involucra una broca con un núcleo hueco y flexible, que es una ubicación conveniente para la fibra óptica, pero las fibras de vidrio que se usan comúnmente para la detección óptica no son tan flexibles. Las fibras flexibles podrían estar hechas de plástico, pero ¿cuánto tiempo durarían en ese entorno? Este es solo uno de los muchos desafíos que deben abordarse para permitir la integración de la detección óptica para instrumentos quirúrgicos delicados.
El equipo prevé múltiples escenarios en los que la detección óptica aumentaría la precisión y mejoraría los resultados. Al revisar los desarrollos recientes en tecnologías ortopédicas con tecnología óptica y las necesidades clínicas no satisfechas de instrumentos quirúrgicos, los autores brindan una guía pragmática para la innovación. La precisión submilimétrica es un objetivo óptimo, necesario para la cirugía de la columna.
Según el autor principal, Carl Fisher, «cualquier enfoque óptico que pudiera aproximarse a la guía de la TC sería beneficioso, ya que reduciría los requisitos para la TC y la exposición a la radiación. » Identificar e incorporar propiedades ópticas específicas de tejido para huesos y tejidos blandos, así como tejidos conectivos y tejidos neurovasculares, es un trabajo preliminar importante.
El horizonte de oportunidades y desafíos es amplio e inspirador para los ingenieros biomédicos. En última instancia, los dispositivos ópticos mejorarán los resultados en la cirugía ortopédica y también pueden ser compatibles con la robótica habilitada para IA para guiar a los cirujanos menos experimentados en técnicas complejas. Por supuesto, antes de convertirse en herramientas de rutina, los dispositivos quirúrgicos de próxima generación deben someterse a una evaluación rigurosa. Dadas las inversiones suficientes en tiempo y energía, la tecnología progresará rápidamente y la reparación de los sistemas musculoesqueléticos se beneficiará cada vez más de los avances en la detección óptica.
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Presentación del primer sistema de navegación y planificación virtual personalizado para la cirugía de craneosinostosis Más información: Carl Fisher et al, Perspectiva sobre la integración de la detección óptica en dispositivos quirúrgicos ortopédicos, Revista de Óptica Biomédica (2022). DOI: 10.1117/1.JBO.27.1.010601 Información de la revista: Journal of Biomedical Optics
Proporcionado por SPIE Cita: Detección óptica para cirugía ortopédica (2022, enero 6) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-01-optical-orthopedic-surgery.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.