Herramienta quirúrgica novedosa elimina temblores de la mano

Una novedosa herramienta quirúrgica puede compensar los temblores minúsculos de la mano de un cirujano durante la cirugía a escala fina haciendo cientos de correcciones precisas de la posición cada segundo.

Investigadores de la Universidad Johns Hopkins (JHU, Baltimore, MD, EUA) han logrado desarrollar una herramienta quirúrgica robótica, inteligente, de micromanipulación (SMART), usando la tomografía de coherencia óptica (OCT) como un sensor de distancia, y combinándola con motores piezoeléctricos, controlados por computador, para estabilizar activamente la punta de la herramienta quirúrgica. El bucle de control de realimentación utiliza la técnica de OCT de vía común basada en fibra óptica (CP-OCT), que utiliza el mismo camino, o fibra óptica, para transmitir y recibir la luz en el infrarrojo cercano (IR).

Puesto que el cable de una sola fibra óptica es pequeño y flexible, los investigadores fueron capaces de integrarlo en una herramienta quirúrgica usada para la cirugía ocular. A través del envío y recepción continua de rayos láser en el cercano IR, el sensor de fibra óptica, de alta velocidad, midió con precisión el movimiento de la sonda. Posteriormente se alimentó esta información en una computadora que envió señales a unos motores piezoeléctricos pequeños integrados en el dispositivo quirúrgico para controlar la posición de la punta de la herramienta. Combinados, el sensor y los motores operaron con una exactitud, a 500 Hz, mucho más alta que la típica frecuencia de los temblores de 0-15 Hz. El circuito de retroalimentación creó una serie de maniobras de “conservación de la estación” que compensó los temblores en la mano del cirujano.

Posteriormente, los investigadores compararon la efectividad del sistema ensayando su capacidad de compensar para los temblores en la mano, durante intervalos de 5-10 segundos. Las pruebas fueron realizadas sobre dos objetivos: el primero, fue un “fantasma” seco, un material que tiene suficientes propiedades para servir en simulacros de investigación médica. Una prueba, más del mundo real, fue hecha, en un embrión de pollo viable, que simuló mejor el ambiente quirúrgico real, debido a los movimientos no predecibles del embrión vivo. El estudio que describe la herramienta SMART, fue publicado en la edición de octubre de 2012, de la revista Optics Express.

“La microcirugía se basa en un control motor excelente para realizar tareas críticas”, dijo el autor principal, Cheol Song, PhD, profesor de posdoctorado en el Departamento de Ingeniería de la Computación de la Universidad Johns Hopkins. “Pero ciertas micromanipulaciones finas permanecen fuera del control motor, incluso para el cirujano más experto. En su forma más estable, la mano humana tiembla naturalmente, moviéndose en el orden de 50-100 micras varias veces cada segundo”.

La OCT es un método de procesamiento y adquisición de la señal óptica que captura imágenes tridimensionales (3D) con resolución de micras de los medios de dispersión óptica como los tejidos biológicos. El uso de una longitud de onda de luz, relativamente larga, en el cercano IR le permite penetrar en el medio de dispersión. La OCT tiene una resolución más alta (aproximadamente 10 micras) con respecto a la resonancia magnética (RM) o el ultrasonido. Puesto que la salida del láser, del instrumento, es baja, el daño al tejido biológico no es probable.

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Johns Hopkins University