Plataforma robótica guía con precisión los catéteres quirúrgicos

Un nuevo estudio describe cómo un sistema prototipo utiliza campos electromagnéticos para guiar automáticamente los catéteres quirúrgicos, proporcionando una posible alternativa a la dirección manual.

El sistema Advanced Robotics for Magnetic Manipulation (Robótica Avanzada para Manipulación Magnética, ARMM), desarrollado en la Universidad de Twente (UT; Enschede, Países Bajos), se basa en un electroimán móvil con un núcleo conectado a un robot colaborativo manipulador con un brazo que da seis grados de libertad (DoF), que dirige magnéticamente un catéter con precisión submilimétrica. La guía se proporciona a través de campos electromagnéticos generados externamente que generan fuerzas y campos magnéticos codireccionales prescritos con magnitudes controladas de forma independiente.

Dos manipuladores de enlace en serie utilizan una interfaz para comunicarse con sus propios controladores integrados con el fin de ejecutar el movimiento de los manipuladores al recibir un comando de pose, expresado como un conjunto de velocidades conjuntas. El espacio de trabajo efectivo del sistema se puede aproximar mediante una esfera con un radio de 783 mm; como la bobina se coloca fuera del cuerpo humano, el catéter siempre se ubica entre 50 mm y 200 mm de distancia. El propio instrumento accionado es un catéter guía coronario comercial que se sujeta entre un engranaje y una estructura de apoyo, con una velocidad máxima de 12 mm/s.

Una vez que el usuario define un objetivo de catéter en un desplazamiento conocido, los puntos de paso tanto para el catéter como para el transductor se calculan a partir de imágenes de ultrasonido, con las partes anatómicas de interés enmascaradas y convertidas en un conjunto de datos de nube de puntos. Para mantener un control de inserción adecuado, la punta del catéter se rastrea mediante un algoritmo de coincidencia basado en ultrasonido. En un modelo fantasma, la inserción autónoma del catéter logró una tasa de éxito del 100%, con un error promedio entre la punta del catéter rastreada y las posiciones objetivo de 2,09 mm, y un tiempo medio del procedimiento de 32,6 segundos.

“Creo que, si se tiene una plataforma ARMM en cada hospital, podemos transformar los cateterismos diagnósticos y terapéuticos. Ahora solo tenemos que trabajar hacia los ensayos clínicos y avanzar desde esta etapa de traslación”, dijo el desarrollador de ARMM, Christoff Heunis, MSc, quien desarrolló el sistema como parte de su tesis doctoral.

Una intervención endovascular típica implicaría la inserción de un catéter en la ingle para acceder al corazón o ramas arteriales importantes. En la mayoría de los casos, el catéter se rastrea utilizando imágenes de rayos X facilitadas por la inyección de material de contraste, que discrimina el catéter del árbol arterial. A pesar de su conveniencia, las imágenes de rayos X causan riesgos de seguridad adicionales debido a la exposición prolongada tanto de pacientes como de médicos a la radiación ionizante.

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Universidad de Twente