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Un robot mínimamente invasivo coloca un catéter flexible y dirigible en un cerebro vivo
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Al realizar una cirugía mínimamente invasiva en el cerebro, los cirujanos utilizan catéteres de penetración profunda para diagnosticar y tratar la enfermedad. Sin embargo, los catéteres utilizados actualmente son rígidos y difíciles de colocar con precisión sin la ayuda de herramientas de navegación robótica. La inflexibilidad de los catéteres, combinada con la intrincada y delicada estructura del cerebro, hace que sea difícil colocarlos con precisión, lo que conlleva riesgos para este tipo de cirugía.
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Ahora, los científicos han logrado colocar por primera vez un catéter bioinspirado y dirigible en el cerebro de un animal. La investigación, que se encuentra en su fase inicial, ha puesto a prueba el suministro y la seguridad del nuevo diseño de catéter implantable en dos ovejas para determinar su potencial de uso en el diagnóstico y el tratamiento de enfermedades en el cerebro. Si se demuestra su eficacia y seguridad en las personas, la plataforma podría simplificar y reducir los riesgos asociados al diagnóstico y tratamiento de enfermedades en las profundas y delicadas cavidades del cerebro. Podría ayudar a los cirujanos a ver más profundamente en el cerebro para diagnosticar enfermedades, administrar tratamientos como fármacos y ablación por láser con mayor precisión a los tumores, y desplegar mejor los electrodos para la estimulación cerebral profunda en afecciones como el Parkinson y la epilepsia.
La plataforma desarrollada por científicos del Imperial College London (Londres, Reino Unido) mejora la actual cirugía mínimamente invasiva o "de ojo de cerradura", en la que los cirujanos despliegan diminutas cámaras y catéteres a través de pequeñas incisiones en el cuerpo. Incluye un catéter blando y flexible para evitar dañar el tejido cerebral mientras se administra el tratamiento, y un brazo robótico dotado de inteligencia artificial (IA) para ayudar a los cirujanos a desplazar el catéter por el tejido cerebral. Inspirado en los órganos que utilizan las avispas parásitas para depositar sigilosamente sus huevos en la corteza de los árboles, el catéter consta de cuatro segmentos entrelazados que se deslizan unos sobre otros para permitir una navegación flexible.
Se conecta a una plataforma robótica que combina la aportación humana y el aprendizaje automático para dirigir cuidadosamente el catéter hasta el lugar de la enfermedad. A continuación, los cirujanos introducen fibras ópticas a través del catéter para poder ver y navegar la punta a lo largo del tejido cerebral mediante el control de un joystick. La plataforma de IA aprende de la información del cirujano y de las fuerzas de contacto con los tejidos cerebrales para guiar el catéter con una precisión milimétrica. En comparación con las técnicas quirúrgicas tradicionales "abiertas", el nuevo enfoque podría ayudar a reducir el daño a los tejidos durante la cirugía y mejorar los tiempos de recuperación de los pacientes y la duración de las estancias hospitalarias postoperatorias.
Para probar su plataforma, los investigadores colocaron el catéter en el cerebro de dos ovejas vivas a las que se les administró un analgésico y se las vigiló durante 24 horas al día a lo largo de una semana en busca de signos de dolor o angustia antes de aplicarles la eutanasia para que los investigadores pudieran examinar el impacto estructural del catéter en el tejido cerebral. No encontraron signos de sufrimiento, daño tisular o infección tras la implantación del catéter.
"Nuestra nueva plataforma, precisa y mínimamente invasiva, mejora la tecnología disponible en la actualidad y podría mejorar nuestra capacidad de diagnosticar y tratar enfermedades en las personas de forma segura y eficaz, si se demuestra que es segura y efectiva", afirma el autor principal, el profesor Ferdinando Rodríguez y Baena, del Departamento de Ingeniería Mecánica del Imperial.
"Nuestros descubrimientos podrían tener importantes implicaciones para la cirugía cerebral mínimamente invasiva y robotizada", añadió 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 en los que se requiere un despliegue preciso de los sistemas de tratamiento y diagnóstico, por ejemplo en el contexto de la terapia génica localizada"
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Imperial College London