Enlace óptico inalámbrico permite imágenes endoscópicas 4K sin cables

Los endoscopios con cable pueden dificultar el flujo de trabajo en cirugía mínimamente invasiva y complicar el control de infecciones en el quirófano. Los cables de alimentación, iluminación y datos se extienden sobre los pacientes y el suelo, creando riesgos para la higiene y obstáculos ergonómicos. Los enlaces inalámbricos convencionales suelen presentar deficiencias en cuanto a fiabilidad, seguridad y latencia para su uso clínico. Para abordar estos problemas, los investigadores han desarrollado un enlace inalámbrico basado en luz que permite a un endoscopio transmitir imágenes 4K durante la laparoscopia.

El prototipo fue desarrollado dentro del proyecto OWIMED (comunicación óptica inalámbrica para dispositivos de imágenes médicas) por el Instituto Fraunhofer de Telecomunicaciones, Instituto Heinrich Hertz (HHI), en colaboración con IT Concepts GmbH y el Hospital St. Joseph de Berlín-Tempelhof. El enfoque sustituye la radio por transmisión óptica inalámbrica mediante luz (LiFi). La eliminación de los cables de datos y alimentación permite configuraciones más limpias y un manejo más eficiente de los instrumentos en el quirófano. El sistema está dirigido a la transferencia de imágenes de corto alcance y alta capacidad, cumpliendo al mismo tiempo con las exigencias de la tecnología médica.

El endoscopio inalámbrico integra su propia fuente de luz LED y un módulo LiFi alimentado por batería. Módulos LiFi compactos adicionales se montan en la lámpara quirúrgica para recibir la señal óptica y transmitirla al monitor, donde las imágenes de la cavidad abdominal se muestran en calidad 4K. Esta configuración elimina los cables externos de iluminación y datos, al tiempo que mantiene una línea de visión clara entre el endoscopio y los receptores.

Un modulador enciende y apaga el LED del endoscopio más rápido de lo que el ojo puede percibir, y un fotodiodo convierte los pulsos de luz resultantes en señales eléctricas. El enlace óptico es bidireccional, lo que permite ajustar la configuración de la cámara desde el monitor. Los módulos LiFi proporcionan una propagación hemisférica homogénea en un radio de 180 grados para mantener una conexión robusta y de alta velocidad.

Un chip de cámara integrado y un microprocesador incorporado comprimen los datos con baja latencia y menor consumo de energía. El equipo quirúrgico del  St. Joseph Krankenhaus brindó retroalimentación continua durante el desarrollo y evaluó el prototipo y la infraestructura LiFi en un quirófano utilizando un simulador quirúrgico con un maniquí médico. Las pruebas demostraron un excelente rendimiento en cuanto a latencia, fiabilidad, velocidad de datos, calidad de la luz y ergonomía, y el equipo reportó una usabilidad favorable en comparación con los sistemas cableados.

"En lugar de ondas de radio, utilizamos luz LED modulada para la comunicación inalámbrica. Debido a la propagación limitada de la luz a nivel local, la transmisión inalámbrica mediante luz (LiFi) es ideal para la tecnología médica. Ya podemos cumplir con los requisitos de altas velocidades de transmisión de datos a corta distancia", afirmó Anagnostis Paraskevopoulos, investigador del Instituto Fraunhofer de Telecomunicaciones, Instituto Heinrich-Hertz (HHI), quien lidera el proyecto.

“Con las pruebas pudimos demostrar que nuestra solución LiFi funciona muy bien en cuanto a latencia (es decir, retardo de datos), fiabilidad, velocidad de transmisión de datos, calidad de la luz y ergonomía. La respuesta del equipo quirúrgico fue totalmente positiva. Una vez que nuestro sistema esté completamente desarrollado, los médicos lo preferirán a la versión con cable”, añadió Paraskevopoulos.

Enlaces relacionados
Fraunhofer Institute for Telecommunications, HHI