Proyecto final-robotica-en-la-medicina

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  De la TorreOrzuna Litzy, Gomez Najera Ana Laura, Jorge Pérez BENEMERITA UNIVERSIDAD AUTONOMA DE PUEBLA Facultad De Medicina Desarrollo de Habilidades en el uso de las tecnologías y la información
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  1 ROBOTICA EN LAMEDICINA, EL FUTURO DE LA CIENCIA Las primeras aplicaciones de la robótica eran rusticas, pero su innovación en los procesos fabriles y su intervención en situaciones no aptas para la supervivencia humana; como el espacio, las profundidades marinas o zonas contaminadas, ha hecho que quede instalada como nueva ciencia del siglo XXI. Sin embargo, ciertas capacidades extremadamente necesarias en el campo de la Medicina, como la simulación de habilidades de decisión rápida, la manipulación mecánica con muchos grados de libertad, la experiencia y adaptación rápida al entorno y la integración y decisión sobre una enorme cantidad de datos provenientes de múltiples sensores y monitores conectados al enfermo han sido de mucha ayuda tanto para salvar vidas como para generar precisión. En el siguiente ensayo se presenta una visión general del progreso de la robótica en el campo de la medicina, y se analizan las aplicaciones que han surgido en las últimas décadas en las diferentes ramas de la medicina y expondremos las aplicaciones en el campo asistencial, de rehabilitación, no quirúrgica y quirúrgica, basándonos en prototipos actuales y/o comerciales. Como puede verse los campos de aplicación de la robótica en la medicina son muy amplios y complejos. Por su importancia en la sociedad y sus perspectivas de desarrollo futuro, se expondrán en este ensayo las técnicas de mayor desarrollo en cada una de las dos áreas específicas anteriormente descritas. Esto nos lleva a las prótesis robóticas de miembros superiores y a los robots asistentes en cirugía mini- invasiva.
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  2 INDICE Nombre Número depágina Historia de la robótica………………………………………………………………………………..2 Cirugía robótica: Historia e impacto en la enseñanza…………………………………3 Robots quirúrgicos, Consola demando……………………………........................... 3 Carro robótico………………………………………………………………………………………….3 Torrede laparoscopia………………………………………………………………………………..4 Robodoc…………………………………………………………………………………………………….5 Cirugía mínimamente invasiva…………………………………………………………………..5 Prótesis robóticas………………………………………………………………………………...….7 Cirugía robótica: presente y futuro…………………………………………………………… 7 El futuro: cirugía robótica por puerto único……………………………………………… 8 Los futurosrobots.......................................................................................... 8 Ventajas y desventajas de la cirugía robótica…………………………………………… 9 Conclusiones…………………………………………………………………………………………… 10 Bibliografía……………………………………………………………………………………………
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  3 Historia de larobótica La cirugía robótica comenzó a desarrollarse a principios de los años noventa en Estados Unidos con el trabajo conjunto de la National Aeronautics and Space Administration (NASA), la Jet Propulsion Laboratory, y emprendedores privados que conformaron una empresa llamada RAMS (Robot Assisted Micro Surgery). El objetivo de esta empresa era desarrollar un robot con la destreza suficiente para realizar procedimientos microquirúrgicos y a distancia, surgiendo así el término Tele-cirugía. Por otro lado, también se propusieron mejorar, mediante pinzas robóticas, los movimientos de la mano humana. De esta manera, se haría más sencilla la cirugía y permitiría la realización de operaciones complejas en forma mínimamente invasiva. En el año 1994, RAMS creó el primer brazo robótico de 2,5 cm de diámetro por 25 cm de largo, con los 6 grados de movimiento en el espacio. Al año siguiente, desarrolló también una estación de trabajo con dos brazos robóticos. Paralelamente, otra empresa, llamada Intuitive, desarrolló el da Vinci Surgical System, que constituyó el primer robot que logró la aprobación de la Administración Norteamericana de Alimentos y Medicamentos (Food and Drug Administration, FDA), para su utilización en pacientes. Así se realizó la primera colecistectomía con asistencia robótica a distancia en marzo de 1997. Cirugía robótica: Historia e impacto en la enseñanza La cirugía robótica no sólo ha cambiado la forma de practicar la cirugía, sino que ha renovado la forma de enseñar y de aprender a operar. Ha entrado a formar parte de los programas de cirugía en todo el mundo, se ha utilizado para la enseñanza de la cirugía y para la práctica con modelos virtuales tridimensionales en lugar de pacientes. El impacto de la robótica en la Medicina ha propiciado el desarrollo de nuevos aspectos de esta ciencia, tales como la telecirugía (cirugía que permite al cirujano operar a distancia). En 2001 el doctor Marecaux llevó a cabo la primera operación telerrobótica (el cirujano se encuentra sentado frente a una consola de ordenador en una ubicación distinta de la del paciente) mediante el sistema quirúrgico ZEUS. Se trataba de una colecistectomía realizada por cirujanos ubicados en Nueva York (EE.UU.) a un paciente de 62 años con colelitiasis ingresado en Estrasburgo (Francia).
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  4 Robots quirúrgicos Consola demando Es el sitio donde el cirujano, sentado confortablemente y sin necesidad de estar vestido con ropa ni guantes estériles, controla los movimientos de tres brazos robóticos de trabajo y un cuarto, que sujeta la endocámara. (Sistemas daVinci S HD y SI) La consola de mando puede estar ubicada en la misma sala de operaciones, o fuera de ella y está formada por tres elementos básicos . Un binocular: Desde donde el cirujano recibe la visión tridimensional (3D). Esta visión 3D se logra por medio de dos ópticas paralelas recubiertas por una vaina metálica que captan las imágenes del interior del paciente y son procesadas por un sistema de computación que fusiona las dos imágenes y las proyecta al cirujano en la consola, superando la visión bidimensional de la cirugía laparoscópica convencional. Dos pares de anillos: En las cuales el cirujano coloca sus dedos índice y pulgar de cada mano a modo de pinza. Los movimientos que el cirujano realiza con las anillas en el espacio son precisamente repetidos por los instrumentos quirúrgicos del extremo de los brazos de trabajo del robot. Un sistema de pedales: Que permiten manejar los movimientos de la endocámara y activar los elementos de coagulación. Además un cuarto pedal permite activar el tercer brazo quirúrgico a modo de ayudante. Carro robótico Es el robot propiamente dicho. Está compuesto por una base del que cuelgan sus cuatro brazos. Los tres brazos de trabajo sujetan los instrumentos que ingresarán al paciente a través de puertos de 8 mm, mientras el cuarto brazo controla los movimientos de la doble endocámara, a través de un puerto de 12 mm. El robot actúa como intermediario entre el cirujano y el paciente. Los instrumentos se mueven copiando milimétricamente los movimientos que el cirujano realiza desde la consola, con 7 grados de libertad en el espacio (sistema endowrist), miniaturizando sus movimientos, volviéndolos sumamente precisos y neutralizando el temblor. La consola y el robot se encuentran conectados por un sistema de cables y, si bien pueden funcionar por comunicación satelital permitiendo realizar cirugías a distancia, hoy en día la FDA de EEUU, prohibe su uso a distancia. Torre de laparoscopia Se necesita un insuflador para la realización del neumoperitoneo y de un monitor para que tanto el ayudante, como la instrumentadora y el personal de quirófano puedan observar la cirugía (visión bidimensional). La cirugía robótica resuelve varias limitaciones de la laparoscopia tradicional, tales como el movimiento paradojal, la limitación de ángulos por instrumentos rígidos (permitiendo que el movimiento fluido y libre de la muñeca del cirujano sea transmitido directamente al extremo de los
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  5 instrumentos), la malapostura ergonómica (brindando la posibilidad al cirujano de estar sentado en una posición suma mente confortable y sin la necesidad de estar estéril), la disociación entre la dirección de los instrumentos y el monitor (alineando la visión del cirujano con el movimiento de sus manos), la dificultad para realizar micro suturas de alta precisión y la visión bidimensional (absorbiendo el temblor y generando una visión 3D). Las innovaciones tecnológicas, que avanzan día a día, irán trayendo cambios a los actuales equipos, que seguramente modificarán los procedimientos quirúrgicos, permitiendo quizás en un futuro, sistematizar la telecirugía y el desarrollo de tele-consultas con la interacción de varios operadores y llegar así a realizar procedimientos multicéntricos. Esto llevaría a nuevos problemas éticos y legales sobre responsabilidad médica, que deberán ser resueltos, sin dejar de lado que las relaciones entre médicos y pacientes también se verían seriamente modificadas. Robodoc Una serpiente mecánica llamada 'Robodoc', que puede entrar en el cuerpo mediante los orificios naturales y no por incisiones para realizar operaciones, es uno de los dispositivos futuristas que los investigadores creen transformará las técnicas quirúrgicas tradicionales. Implicarían menos trauma, rápida recuperación, estancias más breves en el hospital y menor tejido dañado. La posibilidad de que brazos robóticos hurguen en el abdomen suena alarmante, pero su precisión podría implicar menos trauma, una rápida recuperación, una estancia más breve en el hospital y una menor cantidad de tejido dañado. Entre los hombres que necesitan una operación de próstata, el mayor grupo que se somete al bisturí electrónico en la actualidad, éste implica un menor riesgo de impotencia, según los médicos que recurren a los dispositivos. Algunas dificultades "No es el concepto más fácil de describirle a un paciente", asegura el cirujano Ara Darzi, co-director del Centro Hamlyn de Cirugía Robótica del Imperial College en Londres, "pero se convencen rápido al explicarles los beneficios". Sin embargo, son muchas las voces críticas que cuestionan la rentabilidad de este tipo de robots, que cuestan cerca del millón de euros, cuando otros tratamientos, como los medicamentos para el cáncer, están siendo recortados ante la situación económica. La Cirugía Mínimamente Invasiva (CMI) Es el conjunto de técnicas diagnósticas y terapéuticas que por visión directa, o endoscópica, o por otras técnicas de imagen, utiliza vías naturales o mínimos abordajes para introducir herramientas y actuar en distintos territorios de la economía humana. En ocasiones, también es denominada como cirugía laparoscópica o cirugía asistida por laparoscopio. El término laparoscopia se le da a un grupo de operaciones realizadas con la ayuda de una cámara colocada en el abdomen. Originalmente, la
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  6 laparoscopia se usabapara procedimientos ginecológicos tales como la ligadura de trompas, pero en la actualidad permite realizar cirugía mínimamente invasiva practicando sólo una pequeña incisión en el abdomen. La Cirugía Mínimamente Invasiva (CMI) puede ser aplicada en multitud de especialidades médicas ya que se trata de un concepto global que enmarca hoy día a casi todas las disciplinas médicas como: ginecología, urología, traumatología, cardiología, vascular, neurología… Ventajas Reducción de la respuesta inflamatoria sistémica asociada con la cirugía, y mejoría en la respuesta inmunológica. • Disminución del dolor postoperatorio debido fundamentalmente a la ausencia de incisiones quirúrgicas importantes y a la reducción del trauma en los tejidos sanos. • Menores complicaciones en la herida quirúrgica. Las heridas tienen diámetros menores por lo que cicatrizan rápidamente y rara vez presentan complicaciones importantes. Además, es importante destacar el factor “estético” que conllevan estas mini incisiones. • Disminución del postoperatorio y estancia en el hospital. En consecuencia, se reducen de forma significativa los costes asociados y las listas de espera. Impacto La Cirugía Mínimamente Invasiva surge como nueva alternativa terapéutica para el tratamiento de afecciones quirúrgicas compitiendo con la cirugía convencional, cuyo uso se ha reducido en un buen número de intervenciones. Estos desarrollos están produciendo importantes impactos tanto en centros hospitalarios como en cirujanos y pacientes. Es destacable el impacto en política sanitaria, ya que es sabido que en Occidente el 50% de los internamientos están ligados a posibles complicaciones y al período de convalecencia postoperatorio. La llegada de estas nuevas técnicas mini-invasivas, con tratamientos ambulatorios o de corta internación, y el seguimiento ambulatorio, disminuyen considerablemente estas cifras. Así como efecto, surge Desventajas • Presenta dificultades con la percepción espacial: debido a que las intervenciones son controladas a través de monitores, se pierde la visión binocular que nos da la
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  7 tridimensión. Sin embargo,gracias a los avances tecnológicos la tridimensión ya es una realidad. • Pérdida de la percepción profunda (imposibilidad de palpación/sensación). La sensación y el tacto de la cirugía convencional se pierde y es necesario aprender a palpar con los instrumentos. • Manejo oncológico discutible debido principalmente a la falta de resultados. • En caso de sangrado importante, éste es difícil o imposible de controlar. • Los nódulos pequeños y profundos son difíciles de ubicar. • El proceso de suturación es más lento y complicado. Prótesis Estas herramientas son un elemento artificial dotado de cierta autonomía e inteligencia, capaz de realizar una función de una parte faltante del cuerpo. Dicha autonomía e inteligencia se logra al integrar sensores, procesadores, actuadores, y complejos algoritmos de control. Músculos artificiales para pie y tobillo. Existe un prototipo en desarrollo, trabajo del equipo del robotista Yong-Lae Park, está hecho en buena parte de materiales compuestos y plásticos blandos que hace posible que este dispositivo robótico realice en el tobillo movimientos idénticos a los naturales. Esta avanzada prótesis robótica cuenta con sensores hechos de piel artificial sensible al tacto, y delgadas hojas de goma que contienen largos microcanales llenos de una aleación especial de metal líquido. Transistores flexibles alrededor de tejidos, estos materiales soportan su implantación dentro de un cuerpo vivo y además cambian de forma a fin de afianzarse en el tejido deseado, por ejemplo curvándose y enrollándose alrededor de un vaso sanguíneo o de un nervio. Se trata de una avanzada gama de componentes electrónicos con las mismas características revolucionarias que algún día podrían ser herramientas comunes para que los médicos aprendan más sobre lo que ocurre dentro del cuerpo de sus pacientes, e incluso estimular a éste en el marco de tratamientos médicos avanzados. CIRUGÍA ROBÓTICA: PRESENTE Y FUTURO A pesar de los numerosos avances tecnológicos, la formación en cirugía se ha mantenido sin cambios durante más de un siglo, los aspirantes a cirujanos siempre han tenido que adquirir experiencia con el sistema de “ensayo y error supervisado” en pacientes reales, este planteamiento hace que la formación en cirugía dependa totalmente del número de casos operables disponibles en el momento, además de
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  8 que se prolongael tiempo de formación y compromete la seguridad del paciente, sin embargo la cirugía robótica se convertirá en un nuevo medio para adquirir las aptitudes necesarias para operar, gracias a la simulación de todas las intervenciones que pueden realizarse con el robot los cirujanos pueden usar robots quirúrgicos para practicar operaciones con simuladores tridimensionales de realidad virtual y modelos de las partes blandas que recrean la textura de los tejidos humanos a través de sistemas de respuesta de fuerza o Force Feedback, las simulaciones guiadas por imágenes permitirán a los cirujanos practicar diferentes intervenciones, gracias a las reconstrucciones tridimensionales de la parte de la anatomía. ACTUALIDAD Hoy en día, la cirugía robótica dejó de ser ciencia ficción para convertirse en una realidad. Probablemente sea la cirugía del futuro, con tendencia a la miniaturización cada vez son más los lugares en donde se realizan procedimientos robóticos en forma sistemática y las comunicaciones científicas sobre fallas del robot y sus componentes son extremadamente bajos sin embargo no podemos tomar esta información para considerar a la cirugía robótica como el estándar de oro para el tratamiento, algo muy importante es que el cirujano no sólo debe entrenarse en nuevas técnicas quirúrgicas sino que además debe tener un acabado conocimiento de la patología en tratamiento, para priorizar la intervención más correcta por encima de cualquier intención de tratar de demostrar que se está en el apogeo de la tecnología. Por otro lado, estos robots no son máquinas autónomas capaces de realizar toda una cirugía por ellos mismos ni resolver un problema dado con instrucciones preprogramadas, la función de los robots sólo es complementar o mejorar las habilidades del cirujano, transformando los movimientos de éste en movimientos robóticos sumamente estables, precisos y delicados, es por eso que el cirujano continúa siendo el protagonista y responsable de la sala de operaciones y es la experiencia del cirujano la que determinará los resultados en cualquier técnica quirúrgica. El futuro: cirugía robótica por puerto único El desea de minimizar el malestar postoperatorio del paciente y mejorar la cosmética ha estimulado el interés por la cirugía a través de orificios naturales, esto último se ha logrado gracias a la cirugía por puerto único, este tipo de cirugía incluye una cicatriz pequeña, un acceso mínimamente invasivo, menos dolor y resultados
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  9 comparables a lacirugía abierta, además de que los resultados cosméticos son excelentes y la cicatriz es indetectable cuando esta se encuentra dentro del ombligo. Ventajas y desventajas de los robots Los robots poseen gran cantidad de ventajas sobre los humanos al momento de realizar tareas de manipulación su precisión y repetibilidad les han permitido penetrar fácilmente el sector industrial, conllevando claros beneficios económicos, sin embargo, en cirugía el ambiente de trabajo está lejos de ser tan estructurado como en la industria, presentándose problemas tales como la pérdida de sensación de realimentación y una falta de adaptabilidad, se debe entender igualmente que normalmente no es posible programar un robot para realizar autónomamente una tarea quirúrgica. Los robots deben entonces verse como una “extensión o ampliación de las capacidades humanas”, antes que un reemplazo del operador humano. En la siguiente tabla expondremos algunas de las ventajas y desventajas entre los robots y los humanos: TABLA DE VENTAJAS Y DESVENTAJAS CIRUJANO vs ROBOTS CIRUJANO ROBOT VENTAJAS Versátil Es repetitivo y reproducible Juicio clínico y experiencia Estable y preciso Dexteridad manual a escala Diversos sensores Procesamiento rápido e integrado de información cualitativa Maneja múltiples tareas cuantitativas DESVENTAJAS Temblor Caro Fatiga Complicado el “set up” Impreciso Tamaño Variable en habilidad y estado emocional No versátil Inefectivo en subescala Tecnología aun en infancia CONCLUSIÓN
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  10 Es cierto queha habido grandes avances dentro de la medicina, avances que han sido proporcionados por los robots, sin embargo no hay que cegarnos por todo lo que la tecnología nos da, porque es importante entender que los robots no reemplazan la tarea de los cirujanos sino que bien como lo mencionamos en el texto su función es ampliar las capacidades del cirujano y consideramos que es excelente que el ser humano cree herramientas para mejorar su desempeño en cualquier ámbito en el que se desarrolle no solo en la medicina, sin embargo como en todo no se debe abusar de ello. Por ejemplo el uso de la cirugía mínimamente invasiva es de gran utilidad para el tratamiento de diversas enfermedades, además de ser poco invasiva para el paciente lo que disminuye los riesgos y puedes ser menos incómoda para el paciente. En lo que respecta a la cirugía robótica aún queda mucho por investigar y desarrollar, pero los resultados obtenidos son positivos, y parece que es sólo cuestión de tiempo hasta que la cirugía robótica se convierta en el procedimiento de referencia para un número importante de intervenciones quirúrgicas. Bibliografia: Mucio Moreno-Portillo, Carlos Valenzuela-Salazar, César David Quiroz- Guadarrama,Carlos Pachecho-Gahbler y Martín Rojano-Rodríguez, 2014, cirugía robótica,México, D.F, Gaceta Médica de México, recuperado de:http://www.medigraphic.com/pdfs/gaceta/gm-2014/gms143e.pdf APLICACIONES DE LA ROBOTICA AL CAMPO DE LA MEDICINA Oscar Andrés Vivas Albán, Marzo 2007, Aplicaciones de la robótica al campo de lamedicina,Popayán, Colombia, Departamento de Electrónica, Instrumentación yControl,UniversidaddelCauca,Recuperadode:http://www.unicauca.edu.co/ai/publicacio nes/Aplicaciones_de_la_Robotica.pdf