Robot realiza por primera vez una cirugía laparoscópica sin ayuda humana
Un robot realizó una cirugía laparoscópica en tejidos blandos de un cerdo sin la guía manual de una persona, lo que supone un avance significativo en robótica de cara a las operaciones totalmente automatizadas en humanos. El robot autónomo Smart Tissue Autonomous Robot (STAR), desarrollado por un grupo de investigadores de la Universidad Johns Hopkins, se describe en la revista Science Robotics.
«Nuestros resultados muestran que podemos automatizar una de las tareas más complejas y delicadas de la cirugía: volver a unir los dos extremos del intestino. STAR realizó el procedimiento en cuatro animales y obtuvo resultados notablemente mejores que los de los humanos que realizan el mismo procedimiento»
El robot tuvo éxito en la anastomosis intestinal, un procedimiento que requiere un alto nivel de movimientos repetitivos y precisión. Unir los dos extremos del intestino es quizá el paso más complejo de la cirugía gastrointestinal, ya que exige que el cirujano realice suturas con gran precisión y consistencia. Incluso un leve temblor de manos o una sutura mal colocada pueden provocar una fuga, con consecuencias catastróficas para el paciente.
Trabajando con personal del Hospital Nacional Infantil de Washington D. C. y con Jin Kang, profesor de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad Johns Hopkins, Krieger logró crear un robot: un sistema guiado por visión diseñado específicamente para suturar tejidos blandos. La versión actual mejora el modelo de 2016, que reparaba con precisión el intestino de un cerdo, pero requería una incisión grande para acceder al intestino y más guía humana.
El equipo dotó a STAR de nuevas funciones para aumentar su autonomía y precisión quirúrgica, entre ellas herramientas especializadas para suturar y sistemas modernos de visión artificial que proporcionan una visualización más precisa del campo quirúrgico.
Según Krieger, las operaciones en tejidos blandos son especialmente difíciles para los robots debido a su imprevisibilidad, que les obliga a adaptarse rápidamente a obstáculos inesperados. STAR cuenta con un nuevo sistema de control que puede corregir el plan quirúrgico en tiempo real, como lo haría un cirujano humano.
«Lo que hace especial a STAR es que se trata del primer sistema robótico que planifica, adapta y ejecuta un plan quirúrgico en tejidos blandos con una intervención humana mínima»
Un endoscopio tridimensional basado en luz estructurada y un algoritmo de seguimiento basado en aprendizaje automático, desarrollados por Kang y sus alumnos, guían a STAR. «Creemos que un sistema avanzado de visión artificial tridimensional es necesario para que los robots quirúrgicos inteligentes sean más inteligentes y seguros», explicó el profesor.
Según Krieger, a medida que la medicina avanza hacia enfoques laparoscópicos en las operaciones, será importante disponer de un sistema robótico automatizado diseñado para este tipo de procedimientos.
«La anastomosis robótica es una de las formas de garantizar que las tareas quirúrgicas que exigen gran precisión y reproducibilidad puedan realizarse con mayor exactitud en cada paciente, independientemente de la habilidad del cirujano. Suponemos que esto dará lugar a un enfoque quirúrgico más democratizado para el tratamiento de los pacientes, con resultados más predecibles y consistentes»
«La cirugía robótica autónoma puede ofrecer eficacia, seguridad y consistencia independientemente de la habilidad y experiencia de un cirujano concreto. La anastomosis autónoma es una tarea compleja de la cirugía de tejidos blandos, ya que requiere métodos avanzados de visualización, seguimiento de tejidos y planificación quirúrgica, así como una ejecución precisa mediante estrategias de control fácilmente adaptables, a menudo en entornos no estructurados y deformables», se afirma en el estudio.
En condiciones laparoscópicas, estas operaciones son aún más complejas debido a la necesidad de una gran maniobrabilidad y repetibilidad con limitaciones de movimiento y visión.
La estrategia autónoma mejorada de los investigadores permite al operador elegir entre planes quirúrgicos generados de forma autónoma, mientras que el robot ejecuta por sí mismo una amplia gama de tareas. A continuación, se utiliza una estrategia autónoma avanzada para realizar una cirugía laparoscópica robótica autónoma de anastomosis intestinal en modelos porcinos durante un período de supervivencia de una semana.
Los científicos compararon los criterios de calidad de la anastomosis, incluidos la corrección de la posición de la aguja, la distancia entre suturas, el tamaño de la sutura, el tiempo de finalización, la permeabilidad de la luz y la presión de fuga del sistema autónomo desarrollado, la cirugía laparoscópica manual y la cirugía robótica (RAS).
Los datos del modelo fantasma mostraron que su sistema supera a la técnica manual de cirujanos experimentados y a la técnica RAS en cuanto a consistencia y precisión. Estos resultados demuestran que los robots quirúrgicos que muestran un alto nivel de autonomía pueden mejorar la consistencia, optimizar los resultados para los pacientes y ampliar el acceso a la técnica quirúrgica estándar.
