Innovadoras pinzas magnéticas hacen que la cirugía robótica sea más segura y precisa

Los microrrobots son robots a escala microscópica diseñados mediante nanotecnología, y poseen un enorme potencial para diversas aplicaciones médicas, como cirugía, administración dirigida de fármacos y biopsias. Sin embargo, debido a preocupaciones relacionadas con la seguridad y la ética, ha crecido el interés por incorporar la participación humana en el control de los sistemas microrrobóticos. Ahora, un avance con pinzas magnéticas podría facilitar el uso de procedimientos microrobóticos con participación humana. Investigadores han desarrollado un sistema de pinzas magnéticas que permite a los médicos realizar procedimientos médicos precisos y no invasivos a distancia en pacientes utilizando un microrrobot. El sistema incorpora retroalimentación en tiempo real a través de un dispositivo háptico, que permite al operador sentir las fuerzas que actúan sobre los microrrobots mientras se mueven o interactúan con su entorno.

Desarrollado por investigadores de la Universidad Metodista del Sur (Southern Methodist University; Dallas, TX, EUA) y la George Washington University (Washington, DC, EUA), este sistema de pinzas magnéticas permite a un operador manipular microrrobots con gran precisión en un entorno líquido desde distancias considerables. El sistema funciona generando campos magnéticos mediante una configuración de bobina especializada que dirige el movimiento de los microrobots fabricados con materiales magnéticos. De forma notable, el sistema es capaz de controlar microrrobots a más de 2.100 kilómetros de distancia, lo que lo hace viable para realizar procedimientos médicos de manera remota. Un componente esencial del sistema es un dispositivo háptico, que funciona de manera similar a un joystick y permite al operador controlar el movimiento de los microrrobots. A medida que los microrobots se mueven en el líquido o interactúan con objetos, su movimiento se rastrea mediante el procesamiento de imágenes. Los datos de la imagen se utilizan para reconstruir el entorno en 3D, lo que permite al sistema calcular las fuerzas que actúan sobre los microrobots.

Imagen: el dispositivo háptico permite a un operador controlar cómo se mueven los microrobots (foto cortesía de SMU)

Esta información se transmite al dispositivo háptico, lo que permite al operador sentir y observar el entorno en tiempo real. Para garantizar la estabilidad y la fluidez del movimiento, incluso ante interrupciones del entorno, el sistema utiliza el Control de Pasividad en el Dominio del Tiempo, una técnica innovadora que analiza y gestiona continuamente el flujo de energía. Al combinar un control magnético preciso con retroalimentación háptica, este sistema de pinzas magnéticas ofrece un enfoque práctico para interactuar con microrrobots a microescala. Esta tecnología también podría revolucionar la administración segura y precisa de fármacos. Dado que los microrrobots se controlan externamente mediante campos magnéticos, no es necesario recurrir a herramientas o procedimientos invasivos, lo que permite que los tratamientos se dirijan con exactitud al lugar necesario de forma controlada y no invasiva. Esto reduce el riesgo de dañar tejido sano circundante, haciendo que el proceso sea más seguro para los pacientes.

“Al mantener al operador en control, el sistema garantiza interacciones más seguras, al tiempo que proporciona la precisión necesaria para aplicaciones sensibles”, dijo el experto en nanotecnología de SMU, MinJun Kim, uno de los creadores del dispositivo.

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Universidad Metodista del Sur
Universidad George Washington