Robot mínimamente invasivo coloca catéter flexible y direccionable en cerebro vivo

Mientras realizan una cirugía mínimamente invasiva en el cerebro, los cirujanos usan catéteres de penetración profunda para diagnosticar y tratar enfermedades. Sin embargo, los catéteres usados actualmente son rígidos y difíciles de colocar con precisión sin la ayuda de herramientas de navegación robóticas. La inflexibilidad de los catéteres combinada con la estructura intrincada y delicada del cerebro significa que los catéteres pueden ser difíciles de colocar con precisión, lo que trae riesgos a este tipo de cirugía. Ahora, los científicos han colocado con éxito un catéter direccionable bioinspirado en el cerebro de un animal por primera vez. La investigación en etapa inicial probó la colocación y la seguridad del nuevo diseño de catéter implantable en dos ovejas para determinar su uso potencial en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades en el cerebro. Si se demuestra su eficacia y seguridad de uso en personas, la plataforma podría simplificar y reducir los riesgos asociados con el diagnóstico y tratamiento de enfermedades en los profundos y delicados rincones del cerebro. Podría ayudar a los cirujanos a ver más profundamente en el cerebro para diagnosticar enfermedades, administrar tratamientos como medicamentos y ablación con láser con mayor precisión a los tumores, y desplegar mejor los electrodos para la estimulación cerebral profunda en condiciones como el Parkinson y la epilepsia.

La plataforma desarrollada por científicos del Colegio Imperial de Londres (Londres, Reino Unido) mejora la cirugía mínimamente invasiva existente, o 'ojo de cerradura', en la que los cirujanos despliegan diminutas cámaras y catéteres a través de pequeñas incisiones en el cuerpo. Incluye un catéter suave y flexible para evitar dañar el tejido cerebral mientras se administra el tratamiento, y un brazo robótico habilitado con inteligencia artificial (IA) para ayudar a los cirujanos a navegar el catéter a través del tejido cerebral. Inspirado en los órganos utilizados por las avispas parásitas para poner huevos sigilosamente en la corteza de los árboles, el catéter consta de cuatro segmentos entrelazados que se deslizan uno sobre el otro para permitir una navegación flexible.

Se conecta a una plataforma robótica que combina información humana y aprendizaje automático para dirigir con cuidado el catéter al sitio de la enfermedad. Luego, los cirujanos administran fibras ópticas a través del catéter para que puedan ver y navegar la punta a lo largo del tejido cerebral mediante un control joystick. La plataforma de IA aprende de la entrada del cirujano y las fuerzas de contacto dentro de los tejidos cerebrales para guiar el catéter con precisión milimétrica. En comparación con las técnicas quirúrgicas "abiertas" tradicionales, el nuevo enfoque podría ayudar a reducir el daño tisular durante la cirugía y mejorar los tiempos de recuperación de los pacientes y la duración de las estancias postoperatorias en el hospital.

Para probar su plataforma, los investigadores colocaron el catéter en los cerebros de dos ovejas vivas a las que se les proporcionó analgésico y se monitorearon las 24 horas del día durante una semana para detectar signos de dolor o angustia antes de sacrificarlas para que los investigadores pudieran examinar el impacto estructural de el catéter en el tejido cerebral. No encontraron signos de sufrimiento, daño tisular o infección después de la implantación del catéter.

"Nuestra nueva plataforma precisa y mínimamente invasiva mejora la tecnología actualmente disponible y podría mejorar nuestra capacidad para diagnosticar y tratar enfermedades en las personas de manera segura y efectiva, si se demuestra que es segura y efectiva", dijo el autor principal, el profesor Ferdinando Rodríguez y Baena, del Departamento de Ingeniería Mecánica del Imperial.

"Nuestros hallazgos podrían tener implicaciones importantes para la cirugía robótica cerebral mínimamente invasiva", agregó el autor principal, el Dr. Riccardo Secoli, también del Departamento de Ingeniería Mecánica del Imperial. “Esperamos que ayude a mejorar la seguridad y la eficacia de los procedimientos neuroquirúrgicos actuales donde se requiere un despliegue preciso de sistemas de diagnóstico y tratamiento, por ejemplo, en el contexto de la terapia génica localizada”.

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Colegio Imperial de Londres