Robot para la toma de muestras de la cavidad bucal podría ayudar al personal sanitario

Mientras no inventemos algo menos desagradable, todos los métodos más fiables para determinar si tiene aunque sea la partícula más pequeña del COVID-19 que existen actualmente implican procedimientos incómodos de toma de muestras de las mucosas. Es poco probable que a alguien le guste el proceso de la prueba PCR. 

Ya sea por la nariz o hasta el fondo de la garganta, hasta el punto de que uno intenta apartar involuntariamente a la enfermera, la toma de muestras de esa repugnante mucosidad no resulta agradable para los pacientes y, probablemente, resulta aún menos agradable para el personal sanitario, sobre todo cuando existe una probabilidad real de que la mucosidad en la que tienen las manos hasta los codos contenga COVID-19.

El proceso de tomar un hisopado de la orofaringe es tedioso, sucio y peligroso a la vez, lo que lo convierte en una tarea ideal para un robot, siempre que ese robot pueda evitar cualquier fuerza excesiva sobre el paciente en ese momento.

En un artículo publicado en IEEE Robotics and Automation Letters, investigadores del Instituto Shenzhen de Inteligencia Artificial y Robótica para la Sociedad presentaron un robot diseñado para proteger la seguridad del personal sanitario durante el proceso de toma de muestras, además de liberar su tiempo para tareas más útiles y menos bruscas. Seamos sinceros: a nadie le gusta tomar estas muestras.

«El brote de COVID-19 ha provocado mortalidad y morbilidad en todo el mundo. La toma de hisopados de la orofaringe se utiliza ampliamente para diagnosticar el COVID-19 en los países. Para evitar la exposición del personal sanitario al virus, hemos desarrollado un robot con un acoplamiento rígido y flexible (RFC) con 9 grados de libertad (DOF) que ayuda a tomar muestras con hisopo. Este robot consta de un sistema visual, un manipulador UR5, un actuador micro-neumático y un sistema de medición de fuerza», afirma el estudio. 

Los investigadores señalan que la garganta humana es frágil y se lesiona con facilidad. Los efectores finales diseñados a partir de una estructura de carcasa rígida pueden causar daños físicos en la cavidad bucal si se manejan incorrectamente. Para hacer las cosas un poco menos peligrosas, este sistema combina el brazo UR5 con un actuador micro-neumático blando de un solo uso, conectado a un sensor de fuerza para realizar el hisopado en la garganta, con un sensor de visión que determina dónde presionar. 

En el vídeo se ve que una fuerza excesiva en el actuador hará que el robot deje de moverse y que no tendrá problemas para tomar muestras de forma segura de voluntarios humanos reales.

La preocupación que puede surgir con este sistema es que, según el diseño, parece que la nuca del paciente estará dentro del espacio de trabajo del UR5 o, al menos, al alcance de los componentes rígidos unidos al brazo. 

Detrás de este actuador deformable hay un actuador lineal no deformable, sostenido por un potente brazo robótico con articulaciones que pueden moverse a 180 grados por segundo. Sí, se incluye detección de fuerza que debería detener el movimiento del brazo si choca con algo, pero eso es por software, ¿verdad? 

Los pacientes se sentirían más tranquilos si el sistema estuviera diseñado de modo que el brazo, el actuador lineal y todos los demás componentes rígidos estuvieran dispuestos de forma que físicamente no pudieran causar daño, por ejemplo, colocando las cosas de manera que la persona pudiera adaptarse a la distancia a la que se encuentra del sistema, en lugar de que el sistema tuviera que adaptarse para alcanzar al paciente y superar sus límites. 

Los investigadores reconocen que «la implementación mecánica (limitada) suele ser más segura para la cirugía abierta mínimamente invasiva», pero consideran que la seguridad por software es más barata y cómoda. Solo que puede ser menos segura.

Para ser justos, el primer paso aquí es asegurarse de que el sistema puede tomar muestras de forma fiable, porque si no puede hacerlo, ¿para qué preocuparse, verdad? Las pruebas PCR (con un gen de referencia, no del COVID) para verificar la eficacia del método de toma de muestras mostraron que las muestras tomadas por el robot estaban completamente cualificadas al mismo nivel que las tomadas por un profesional sanitario. A continuación, los investigadores planean «mejorar la fiabilidad del sistema y pasar a ensayos clínicos».

Se espera que el robot reduzca el riesgo y libere al personal sanitario de un trabajo largo y repetitivo de toma de muestras. En comparación con un robot rígido para la toma de muestras, el dispositivo sensible a la fuerza desarrollado por los investigadores puede simplificar los procedimientos de toma de hisopados de una forma más segura y suave. Además, para planificar el movimiento del manipulador redundante con nueve grados de libertad también se propone un método de optimización basado en una red neuronal con anulación de parámetros variables. 

El sistema robótico desarrollado se ha probado tomando hisopados tanto en fantomas de la cavidad bucal como en voluntarios. El tiempo medio de toma de hisopados en los fantomas y en los voluntarios es de 18 y 20 segundos, respectivamente. Para mantener la esterilidad de la mano y del efector entre pacientes, el actuador micro-neumático está diseñado como un dispositivo de un solo uso con conexión de liberación rápida, que se reemplaza fácilmente en el punto donde se fija la película protectora desechable.