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La robótica ha venido a revolucionar el campo de la medicina y actualmente posee diversas aplicaciones al servicio de la salud. Aunque muchas de estas aplicaciones están aún en fase de prueba e investigación, muchas otras ya se emplean alrededor del mundo con resultados muy satisfactorios. Algunas aplicaciones de la robótica en medicina incluyen: Cirugías robóticas, robots asistenciales, robot-prótesis, exoesqueletos y órtesis activas, robótica terapéutica, simuladores de realidad virtual, robots para almacenaje y distribución de medicamentos, entre otros. Esto supone una transformación en prácticas quirúrgicas convencionales, reduciendo los márgenes de error en las intervenciones. En el campo quirúrgico, por ejemplo, ofrece al paciente muchos beneficios, entre ellos los que se encuentran en la siguiente ayuda gráfica:





Quizá la única desventaja en la actualidad, es que es una tecnología bastante costosa a la que pocos tienen acceso.


Aplicaciones médicas de la robótica: Conclusión

La robótica supone avances muy importantes para conseguir una medicina de mejor calidad. Gracias a ella las intervenciones quirúrgicas serán más perfectas y las rehabilitaciones serán menos costosas y más eficientes. Y no sólo eso, sino que tiene aplicaciones aparentemente más sencillas, pero no por ello menos importantes, como por ejemplo la dispensación automatizada de medicamentos.

En un futuro no muy lejano será habitual recibir asistencia personalizada a distancia. Ya se han realizado las primeras intervenciones a distancia. Nos pondremos “bajo las manos” de los mejores cirujanos aun teniéndolos a kilómetros.

Los cirujanos tendrán también nuevas herramientas para practicar operaciones de alto riesgo sin necesidad de poner en riesgo la vida de personas.

Todo esto no significa que los robots vayan a sustituir a los que ahora nos asisten, sino que serán una herramienta que reducirá el error humano e implicará una especialización de los que nos atienden, ya que tendrán más tiempo para la creatividad.

En definitiva creemos que todos estos nuevos métodos robotizados nos van a permitir tener grandes ventajas en la subsanación de enfermedades que hoy día tienen tratamientos muy complicados.

Aplicaciones médicas de la robótica: robots para la rehabilitación y prótesis

Robots para la rehabilitación, prótesis y robots asistenciales:


 

En la foto vemos el sistema Lokomat (UT Southwestern Medical Center en Dallas) enseñando a caminar de nuevo a un paciente con lesiones en la médula espinal.

El robot provee "adiestramiento para andar" enseñando a la médula espinal y cerebro del paciente, con información sensorial, a señalizar al cuerpo cómo volver a caminar. Un arnés sostiene el peso del cuerpo del paciente sobre una gran máquina caminadora. Las piernas y caderas son sujetadas con correas al exoesqueleto robótico de la máquina, la cual simula un movimiento fluido de caminar. Un computador registra las medidas precisas del movimiento y las traza en una gráfica, lo cual se muestra en tiempo real en un monitor cercano y permite a los pacientes y terapeutas llevar registro del progreso.

Durante tratamientos convencionales, los pacientes son sostenidos por un arnés sobre una máquina caminadora, pero el terapista debe mover las caderas y piernas del paciente manualmente. El procedimiento es extremadamente fatigador para el paciente y el terapista, y la parálisis espástica del paciente a menudo no puede ser superada para lograr el adiestramiento.

El robot no solo provee parámetros de entrenamiento específicos y consistentes y la potencia necesaria, sino también puede cuantificar las respuestas del paciente, dejando libre al terapeuta para hacer ajustes continuos en el robot y mejorar los pasos del paciente. Además observaciones apoyan la teoría de que el entrenamiento locomotor en la máquina caminadora conduce a la reorganización en la médula espinal y el cerebro.


Problemas a los que se enfrenta la Tecnología de la Rehabilitación:

Los proyectos en Tecnología de la Rehabilitación tienen características propias que pueden hacer fracasar iniciativas que, siendo interesantes desde el punto de vista tecnológico, ignoran los aspectos de usuario. Los puntos que suelen generar las mayores dificultades son:

  • Detección de las necesidades de usuario. La aparición de determinados avances tecnológicos suele sugerir a los investigadores una serie de beneficios que las personas con discapacidad podrían sacar de su aplicación. Basándose en estas apreciaciones, en ocasiones se organizan costosos proyectos de investigación cuyos resultados son luego rechazados por los usuarios porque no satisfacen sus necesidades reales. Un proyecto en este área exige realizar un estudio previo de necesidades de usuario, usando una metodología de estudio y detección seria y rigurosa.

  • Evaluación de los resultados. A menudo la evaluación de los dispositivos finales se realiza demasiado tarde, y al usuario no le queda más remedio que aceptarlos como son. Para evitarlo, los proyectos deben desarrollar prototipos intermedios para que sean evaluados por usuarios reales en una fase en la que sus críticas y sugerencias puedan ser incluidas en el diseño final.

  • Aspectos éticos y sociales. El investigador no puede ser ajeno a las consecuencias éticas y a los efectos sociales de la solución tecnológica que propone. La tecnología "invasiva", los sistemas que coartan la libertad de decisión del usuario, los sistemas que monitorizan y vigilan sus movimientos, deben ser limitados a lo estrictamente necesario.

  • Uso de tecnología económica. Las personas con discapacidad no suelen tener capacidad económica como para adquirir equipamiento muy sofisticado. Incluso en los países en que este tipo de ayudas recaen en los servicios de asistencia social, el precio máximo de los sistemas resultantes condiciona fuertemente el éxito de los proyectos.

  • Uso de tecnología proporcionada al problema. La tecnología demasiado sofisticada es difícil de utilizar. Como regla básica, no deben "tecnificarse" aquellos problemas que pueden ser resueltos sin tecnología, o con dispositivos más sencillos.


Prótesis robotizadas:  

Los robots desde sus inicios se han construido para realizar tareas hechas inicialmente de forma manual. Esta finalidad ha llevado a menudo a construirlos con una estructura antropomórfica, guardando cierta semejanza con el brazo humano. Todo ello hace que esta tecnología sea traspasable al campo de la rehabilitación de forma relativamente simple, concretamente para construir elementos prostéticos y ortéticos.

Un primer problema a resolver será el determinar cómo controlar dichos dispositivos mecánicos. Una forma de hacerlo es utilizar las propias señales mioeléctricas del usuario, las que genera el cerebro para activar los músculos.. Cuando la discapacidad se debe a que el cerebro no transmite dichas señales, debe recurrirse a otras formas de control, aprovechando la capacidad del usuario más adecuada según su movilidad remanente y habilidades personales.

Esquema de funcionamiento de una prótesis controlada por señales mioeléctricas

Aunque la historia de estos dispositivos cuenta ya con unos 30 años, su evolución no ha sido la que inicialmente podía preverse. Hay diversas razones que justifican este estancamiento. Por una parte la funcionalidad conseguible respecto al uso de brazos y manos sanos, debido no tan solo a las limitaciones mecánicas o de estrategias de control, sino también a las posibilidades del usuario a transmitir las órdenes adecuadas para producir los movimientos deseados. Por otra parte está la estética, normalmente en cierta contraposición a la efectividad funcional. El ruido producido por los motores que activan sus diferentes elementos articulados, constituyen un nuevo problema que puede limitar su uso en determinados entornos, o simplemente resultar excesivamente molesto para su uso normal. Finalmente hay que mencionar la necesidad de disponer de fuentes de energía para alimentar los motores, lo que implica para conseguir cierta autonomía, la utilización de baterías que deberá transportar el propio usuario en el entorno en que se mueva.

Todo ello ha motivado, en la búsqueda de un compromiso entre efectividad, estética y condiciones de operación, que se desarrollen soluciones de prótesis con prestaciones limitadas, pero manteniendo un mínimo de condiciones de estética y aporte de operatividad.



La figura muestra una mano en que se ha dado especial prioridad a su aspecto externo, realizando únicamente la operación de abrir-cerrar (con movimiento simultáneo de todos los dedos) que ha demostrado sin embargo ser de gran efectividad para un importante número de operaciones que el usuario podrá realizar gracias a ella.

Mano artificial:


Robots asistenciales:

Otro uso de robots en la rehabilitación es la alimentación de pacientes que ya no pueden usar sus manos.

Mucha gente con discapacidades utiliza robots como asistentes en actividades de la vida cotidiana, como alimentarse, afeitarse, cepillarse los dientes y rascarse. El MANUS es uno de los robots de rehabilitación multifuncionales más conocidos y utilizados y ha ayudado a personas con discapacidades desde hace muchos años. Los pacientes piensan que es útil, pero no de una manera suficiente para obtener un estilo de vida totalmente independiente: Se mueve demasiado lento, no es capaz de mover objetos pesados y el largo de su brazo a menudo no basta.

Uno de los alimentos más difíciles a suministrar por un robot es la pasta, debido a su forma, su flexibilidad y su tendencia a entrelazar. Han investigado un robot, el 5DOF, que alimenta pasta japonesa a un cuadripléjico. Este no tiene sensores ópticos y está usado para alimentar pasta con tenedor. Se controla con las órdenes siguientes: “coge la pasta del cuenco”, “dame la pasta” y “pon la pasta en el cuenco”. Se utiliza un cuenco de forma cónica que no está fijo en la mesa porque la pasta se centra en el fondo aun cuando queda poca, y así es más fácil cogerla.

También han investigado los efectos psicológicos a los pacientes por la alimentación por un robot. Todas las personas que participaron en el experimento dijeron que se sentían bastante incomodos al estar alimentados por un robot, más a causa del movimiento cerca de su cara que a la rapidez del movimiento.

Aplicaciones médicas de la robótica: robots quirúrgicos

Principales Diferencias entre la robótica quirúrgica respecto la robótica industrial:

La robótica quirúrgica posee peculiaridades que la diferencian de la robótica industrial. El software es muy diferente; mientras que en la industria se programa a un robot para que esté sólo y realice una acción repetidas veces, en la robótica quirúrgica el robot está interaccionando con el cirujano. "Aquí es necesario compaginar el trabajo de uno y de otro".

Las primeras experiencias en telemedicina y telecirugía datan de los inicios de los noventa. Fueron experiencias en Milán y en Los Ángeles que unían, además de las técnicas de robotización, otras relacionadas con la comunicación y el retraso en la transmisión de las señales a distancia.

También se han dedicado esfuerzos al campo de la rehabilitación en disminuidos físicos y en personas mayores. "La idea es disponer de ayudas, como un brazo adicional al que se le puedan dar órdenes para que realice operaciones. En principio, son tareas relativamente simples que te ayudan a la vida cotidiana".

El elemento más sensible a la hora de aplicar la robótica en cirugía es conseguir que el facultativo sienta lo que está realizando el robot, que sus manos sean las de la máquina, lograr que ambos actúen como uno sólo. En este sentido se están utilizando sensores que detectan el esfuerzo que está realizando el instrumental en el paciente; esta señal se transmite a un elemento que efectúa la presión proporcional en la mano del cirujano.



Ventajas de los Robots quirúrgicos:

Las personas operadas por robots se han beneficiado en varios aspectos. No sólo la intervención es realizada con mucha más precisión sino que la recuperación es mucho más acelerada. El uso del robot elimina los temblores humanos, es capaz de entrar a zonas inasequibles para los médicos y daña menos tejido sano en los alrededores de la región afectada.

Además, el uso de los robots reduce la estadía en el hospital, disminuye el trauma operativo, beneficia el impacto cosmético de la intervención y atenúa el tiempo de recuperación.

Hasta el momento, los robots médicos sólo pueden operar a niños de más de 20 libras pero los científicos esperan que en menos de cinco años, el uso y la evolución de la robótica, incremente su uso en todos los niveles.


 
Algunos Robots quirúrgicos:

Unos de los primeros prototipos de robot quirúrgico lo constituye el Minerva, construido en 1991. Fue diseñado para intervenciones en neurocirugía.

En el área de cirugía ósea, Robodoc es uno de los iniciadores en el desarrollo de una nueva técnica que trabaja con imágenes tomográficas para pre-planificar una intervención de colocación de cadera. Otros robots utilizados en cirugía laparoscópica son Aesop y Endosista.



Interesantes ejemplos de investigaciones son Padyc:

Un robot constituido por un brazo pasivo con restricciones mecánicas para una operación manual supervisada, y Acrobot, que permite medir el esfuerzo realizado por el usuario. Ambos proyectos pueden ser de gran utilidad como localizadores de los puntos de actuación del cirujano en cada momento.



Tres modelos en uso:

En la actualidad, varios tipos de modelos robóticos están siendo utilizados por la medicina. Algunas operaciones de este tipo han permitido que el cirujano realice la intervención a larga distancia. En una ocasión, el paciente se encontraba en Londres y el médico ordenaba los brazos del robot desde una cabina en Manhattan, Nueva York.

Por otro lado, tres diseños metálicos: el Pathfinder, el Da Vinci y el RCM-PAKY, han operado exitosamente a decenas de pacientes en el mundo. El primero se especializa en neurocirugías, específicamente en la localización y la extirpación de tumores en la materia gris, difíciles de alcanzar con la mano humana. Por otro lado, el Da Vinci, con un costo de un millón de dólares, es un robot que se especializa en cirugías cardiacas y elimina la necesidad de algunas operaciones a corazón abierto. Por último, RCM-PAKY es un robot que ha sido usado en más de treinta pacientes para eliminar piedras de los riñones.

Aplicaciones médicas de la robótica: robots para almacenaje y distribución de medicamentos

Según la revisada “To err is human – Building a Safer Health System” publicada por la IOM estadounidense en 1999; entre 44.000 y 98.000 personas mueren en los EE UU cada año debido a errores médicos. Más de 7.000 mueren solo debido a errores de medicación. El porcentaje de casos evitables de tratamientos con medicamentos adversos es de 1,8 %. Eso deja bien claro que hace falta mejorar el sistema de dispensación de medicamentos. Además, es cierto que se pueden disminuir mucho los costes de la dispensación por su automatización.

Hoy en día se utilizan cada vez más robots para repartir medicamentos en las farmacias y en los hospitales.

Un modelo muy usado es el HOMERUS. Este permite a los usuarios elegir medicamentos según códigos a rayas que están disponibles 24 horas al día. El robot además dispone de una unidad de envase que envasa medicamentos en la dosis necesitada, posteriormente los marca con un código a rayas y los almacena o reparte.

Estos sistemas de dispensación automatizada hacen menos errores que los nosotros y por lo tanto aumentan la seguridad de la dosificación y la dispensación de medicamentos.


Ejemplo de almacenaje y dispensación de medicamentos (Valle de Hebrón):

El Hospital Universitario Valle de Hebrón, de Barcelona, cuenta con un sistema automatizado para la dispensación de medicamentos integrado en la red informática del propio centro, mediante el cual ha conseguido reducir los costes y los errores, obtener información fiable en tiempo real de las existencias, y del consumo de fármacos.


Josep Monterde, jefe del Servicio de Farmacia del centro barcelonés, ha comentado que gracias a este sistema, se puede incidir sobre los costes a dos niveles: “El primero, de efecto inmediato, al introducir el concepto just in time a escala interna, ya que los medicamentos sólo son entregados en el momento en que deben ser administrados al paciente. El segundo permite consolidar el efecto a largo plazo, ya que resulta posible la obtención de datos sobre el uso de fármacos, vinculados a pacientes a lo largo de todo el proceso asistencial, sea cual sea el servicio en el que haya sido ingresado”.

Así, el Servicio de Farmacia puede llevar a cabo estudios cualitativos de uso de medicamentos por proceso que orienten la adopción de medidas a la optimización de los recursos y facilitar la monitorización de las propias medidas.

Monterde no cree que esta iniciativa tenga el mismo impacto en todos los centros en los que se pueda implantar: “El impacto económico dependerá del tipo de hospital, de la situación de la que se parta y de la orientación que se dé a los sistemas automatizados”.

La característica más relevante de este sistema es, según el responsable hospitalario, su carácter integrador: “Lo más llamativo es que la información está a disposición del usuario y se favorece el establecimiento de procedimientos de trabajo que integran, dentro de una misma metodología, al personal de los diferentes servicios del hospital, todo ello en la línea de mejora continua de la calidad”.

La puesta en marcha de este sistema automatizado se produjo en mayo de 1999 mediante un proyecto piloto en la Unidad de Cuidados Intensivos del centro. “El objetivo era evaluar la capacidad del sistema para ordenar y simplificar procesos, obtener información sobre el uso de fármacos vinculado a pacientes, mejorar la calidad y reducir los costes”. El centro barcelonés se decidió entonces por el dispositivo Medstation RX System, de Pyxis Corporation.

El sistema está formado por una unidad de dispensación con pantalla táctil mediante la cual, previa introducción del código de acceso personalizado, es posible seleccionar el paciente, el medicamento que se le va a administrar e indicar la cantidad que se quiere retirar. Se desbloquea el cajetín correspondiente y se puede extraer el medicamento solicitado.

Además, el sistema que utiliza el Valle de Hebrón es compatible con la red informática del Servicio de Farmacia que dirige Josep Monterde. Al estar integrado con la aplicación de dosis unitarias, no sólo se vuelca la información en el perfil del paciente, sino que “también es posible introducir elementos adicionales de mejora de la calidad, ya que sólo permite extraer los medicamentes que estén registrados en el programa dosis unitarias para cada paciente”.

Evidentemente, se puede configurar el sistema, para extraer la primera dosis de un fármaco, antes de que haya sido registrado informáticamente. También es posible configurarlo para que sólo se pueda acceder a los medicamentos minutos antes de su administración al paciente.

Aplicaciones médicas de la robótica: Los robots para terapias de rehabilitación

El uso de robots para la asistencia de personas ha sido investigado por muchos científicos durante los últimos tiempos. Muchos factores contribuyen a expandir la necesidad de la asistencia a las personas, tales como el envejecimiento de la población y las expectaciones sociales de adecuar la medicina a la gente invalidada.

El campo de la robótica de la rehabilitación incluye diversos ingenios mecánicos: miembros artificiales, robots de soporte a las terapias de rehabilitación o robots para proveer asistencia personal en hospitales.

Desde la aparición de los primeros computadores comerciales y, sobre todo, a partir de la difusión de los ordenadores personales, muchas personas advirtieron que éstos podían ser usados como herramientas de ayuda para las personas con discapacidad. El primer paso consistió en adaptar computadores para que las personas con discapacidades motoras y del habla pudieran comunicarse con las demás. Más adelante se plantearon diseños específicos para cubrir otras necesidades de personas con diversas discapacidades.

Aplicaciones médicas de la robótica: La robótica aplicada a la medicina para uso del cirujano

La robótica médica pretende compatibilizar el cirujano con el robot para mejorar los procedimientos quirúrgicos.

Es una herramienta más, pero es inteligente, ya que trata de compensar las deficiencias y limitaciones que pueda tener el cirujano para realizar ciertas actuaciones. De este modo, se hace posible la implantación de algunas técnicas de cirugía mínimamente invasiva gracias a la utilización de ayudas de soportes robotizados, consiguiendo minimizar la herida, reducir el tiempo de intervención y el de posterior recuperación.

El robot puede ayudar a la percepción; además, memoriza una posición o hace la función de una regla o accede a un punto determinado con gran precisión. Ayudas de este estilo suponen la diferencia en que algunas intervenciones se realicen o no. Los equipos desarrollados en la División de Robótica y Visión del Departamento de Robótica pueden ser desde un brazo mecánico convencional hasta elementos de medida, como sensores que miden fuerza o visualizan la información de un modo más claro que como lo hace una cámara de televisión convencional.

El robot funciona bien y es inteligente cuando tiene sensores que le permiten ver, sentir, detectar fuerzas o medirlas. En ese momento, cuando estas tecnologías ayudan al cirujano dando información que, si no, no posee, se puede decir que son útiles.

Aplicaciones médicas de la robótica

La robótica aplicada a la medicina puede tener muchos usos por lo que en esta página hemos decidido hacer una clasificación en diferentes campos. Estos son:

  • Robots quirúrgicos: Se han diseñado diversos tipos de robots que pueden asistir al cirujano en una operación. Existen los que se aplican a la microcirugía, una disciplina que consigue intervenciones poco invasivas y en consecuencia con un postoperatorio menos traumático para los pacientes. Este es el caso de las operaciones laparoscópicas, donde se introducen por pequeños orificios tres apéndices: una cámara óptica, una luz y una especie de dedo robotizado que puede llevar desde micropinzas a bisturís. Existen también los que se aplican en aquellas situaciones en que se requiera una gran fuerza o precisión, como por ejemplo a la hora de cortar huesos o intervenciones en la cabeza. Incluso en éstas últimas el robot es capaz de cortar con precisión sin afectar a puntos vitales, recibiendo las instrucciones del cirujano y valiéndose de imágenes tridimensionales de la anatomía interna del paciente.
  • Robots para la rehabilitación y prótesis: En la rehabilitación de enfermos y accidentados a veces es necesaria unas terapias a veces repetitivas y costosas. En estos casos el paciente por necesidad debe realizar un gran esfuerzo, pero convencionalmente era también el fisioterapeuta quien también se esforzaba. Con los robots de rehabilitación el fisioterapeuta sólo se debe encargar de hacer un seguimiento de la evolución del paciente, y puede aplicar entonces mejor sus esfuerzos para conseguir terapias más eficientes. La robótica también está siendo crucial para la mejora de la calidad de vida de pacientes que necesitan prótesis por la pérdida de alguna extremidad. A diferencia de las antiguas prótesis (elementos pasivos), ahora se están diseñando unas nuevas que saben responder a las voluntades del paciente. Es el caso de las prótesis que responden a las señales dieléctricas, que son aquellas que genera el cerebro cuando quiere mover un músculo. Estos robots pueden aprender a moverse interpretando éstas señales.

  • Robots de almacenaje y distribución de medicamentos: En los grandes hospitales y clínicas se debe velar para que cada paciente reciba su dosis necesaria de fármacos en el momento preciso. Es el médico quien se encarga de diseñar un tratamiento farmacológico adecuado para los pacientes, pero a veces es difícil llevar un buen control de los suministros. Para eso se han automatizado los procesos y se han diseñado robots que se encargan de preparar en todo momento las dosis que requiere cada paciente, de manera que se evitan equivocaciones y descuidos.
Al igual las aplicaciones medicas de la robotica se pueden dividir en los siguientes aspectos:

  • La Robótica aplicada a la medicina para uso del cirujano
  • Los robots para terapias de rehabilitación
  • Robots para almacenaje y distribución de medicamentos
  • Robots quirúrgicos
  • Robots para la rehabilitacion y protesis
  • Robots para almacenaje y distribucion de medicacmentos
  • Conclusion de todas las aplicaciones médicas