Un equipo dirigido por el profesor Sylvain Martel en el Laboratorio de Nanorobótica de la Polytechnique Montréal ha desarrollado un enfoque novedoso para abordar uno de los mayores desafíos de la cirugía endovascular:cómo llegar a las ubicaciones fisiológicas más difíciles de acceder. Su solución es una plataforma robótica que utiliza el campo marginal generado por el imán superconductor de un escáner de resonancia magnética (IRM) clínica para guiar los instrumentos médicos a través de estructuras vasculares más profundas y complejas. El enfoque se ha demostrado con éxito en vivo , y es el tema de un artículo recién publicado en Ciencia Robótica .

Cuando un investigador "piensa fuera de la caja", literalmente

Imagínese tener que empujar un cable tan delgado como un cabello humano más y más profundamente dentro de un largo, tubo muy estrecho lleno de giros y vueltas. La falta de rigidez del cable, junto con las fuerzas de fricción ejercidas sobre las paredes del tubo, eventualmente hará que la maniobra sea imposible, con el alambre terminando doblado sobre sí mismo y pegado en una vuelta del tubo. Este es exactamente el desafío al que se enfrentan los cirujanos que buscan realizar procedimientos mínimamente invasivos en partes cada vez más profundas del cuerpo humano dirigiendo un alambre guía u otra instrumentación (como un catéter) a través de estrechas, tortuosas redes de vasos sanguíneos.

Es posible, sin embargo, para aprovechar una fuerza de tracción direccional para complementar la fuerza de empuje, contrarrestar las fuerzas de fricción dentro del vaso sanguíneo y mover el instrumento mucho más lejos. La punta del dispositivo está magnetizada, y arrastrado dentro de los recipientes por la fuerza de atracción de otro imán. Solo un poderoso imán superconductor fuera del cuerpo del paciente puede proporcionar la atracción adicional necesaria para dirigir el dispositivo magnetizado lo más lejos posible. Hay una pieza de equipo hospitalario moderno que puede desempeñar ese papel:un escáner de resonancia magnética, que tiene un imán superconductor que genera un campo decenas de miles de veces más fuerte que el de la Tierra.

El campo magnético dentro del túnel de un escáner de resonancia magnética, sin embargo, es uniforme esto es clave para la forma en que se realizan las imágenes del paciente. Esa uniformidad plantea un problema:tirar de la punta del instrumento a través de las estructuras vasculares laberínticas, el campo magnético de guía debe modularse a la mayor amplitud posible y luego disminuirse lo más rápidamente posible.

Reflexionando sobre ese problema, El profesor Martel tuvo la idea de no utilizar el campo magnético principal presente dentro del túnel de la máquina de resonancia magnética, sino el llamado campo marginal fuera de la máquina. "Los fabricantes de escáneres de resonancia magnética normalmente reducirán el campo marginal al mínimo, ", explica." El resultado es un campo de amplitud muy alta que decae muy rápidamente. Para nosotros, ese campo marginal representa una excelente solución que es muy superior a los mejores enfoques de guía magnética existentes, y está en un espacio periférico propicio para intervenciones a escala humana. A lo mejor de nuestro conocimiento, esta es la primera vez que un campo marginal de resonancia magnética se ha utilizado para una aplicación médica, " él añade.

Mueva al paciente en lugar del campo

Para dirigir un instrumento profundamente dentro de los vasos sanguíneos, no solo se requiere una fuerte fuerza de atracción, pero esa fuerza debe estar orientada para tirar de la punta magnética del instrumento en varias direcciones dentro de los vasos. Debido al tamaño y peso del escáner de resonancia magnética, es imposible moverlo para cambiar la dirección del campo magnético. Para solucionar ese problema, en su lugar, se mueve al paciente cerca de la máquina de resonancia magnética. La plataforma desarrollada por el equipo del profesor Martel utiliza una mesa robótica colocada dentro del campo marginal junto al escáner.

La mesa, diseñado por Arash Azizi, el autor principal del artículo y un doctorado en ingeniería biomédica. El candidato cuyo director de tesis es el profesor Martel, puede moverse en todos los ejes para posicionar y orientar al paciente de acuerdo con la dirección en la que el instrumento debe ser guiado a través de su cuerpo. La mesa cambia automáticamente de dirección y orientación para posicionar al paciente de manera óptima para las sucesivas etapas del viaje del instrumento gracias a un sistema que mapea las fuerzas direccionales del campo magnético del escáner de resonancia magnética, una técnica que el profesor Martel ha denominado Fringe Field Navigation (FFN).

Un en vivo El estudio de FFN con mapeo de rayos X demostró la capacidad del sistema para la dirección eficiente y mínimamente invasiva de instrumentos de diámetro extremadamente pequeño en las profundidades de estructuras vasculares complejas que hasta ahora eran inaccesibles mediante métodos conocidos.

Robots al rescate de cirujanos

Esta solución robótica, que supera en gran medida los procedimientos manuales, así como las plataformas existentes basadas en campos magnéticos, permite procedimientos de intervención endovasculares en profundidad, y por lo tanto actualmente inaccesible, regiones del cuerpo humano.

El método promete ampliar las posibilidades de aplicación de varios procedimientos médicos, incluido el diagnóstico, imágenes y tratamientos locales. Entre otras cosas, podría servir para ayudar a los cirujanos en procedimientos que requieran los métodos menos invasivos posibles, incluido el tratamiento de daños cerebrales como un aneurisma o un derrame cerebral.