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Biotecnología

Este robot se convierte en cirujano gracias a la IA

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El robot fue capaz de coser seis puntos por sí solo y de su funcionamiento se extraen lecciones para la robótica en su conjunto

  • por James O'donnell | traducido por
  • 28 Febrero, 2024

Un robot quirúrgico entrenado con IA que puede dar unos cuantos puntos por sí solo es un pequeño paso hacia sistemas que puedan ayudar a los cirujanos con las tareas repetitivas.

Un vídeo grabado por investigadores de la Universidad de California en Berkeley muestra al robot de dos brazos dando seis puntos seguidos en una sencilla imitación de una herida en la piel, pasando la aguja a través del tejido y de un brazo robótico al otro mientras mantiene la tensión del hilo.

Aunque hoy en día muchos médicos cuentan con la ayuda de robots para procedimientos que van desde la reparación de hernias a la realización de bypass coronarios, éstos se utilizan para asistir a los cirujanos, no para sustituirlos. Esta nueva investigación supone un avance hacia robots que puedan operar de forma más autónoma en tareas muy intrincadas y complicadas como la sutura. Las lecciones aprendidas en su desarrollo también podrían ser útiles en otros campos de la robótica.

"Desde el punto de vista de la robótica, se trata de una tarea de manipulación realmente complicada", afirma Ken Goldberg, investigador de la UC Berkeley y director del laboratorio que ha trabajado en el robot. 

Uno de los problemas es que los objetos brillantes o reflectantes, como las agujas, pueden despistar a los sensores de imagen del robot. Los ordenadores también tienen dificultades para modelar cómo reaccionan los objetos "deformables", como la piel y el hilo, cuando se pinchan. A diferencia de transferir una aguja de una mano humana a otra, mover una aguja entre brazos robóticos es un inmenso reto de destreza.

El robot utiliza un par de cámaras para observar su entorno. Después, tras haber sido entrenado con una red neuronal, es capaz de identificar dónde está la aguja y utilizar un controlador de movimiento para planificar los seis movimientos necesarios para dar una puntada.

Aunque aún estamos lejos de ver este tipo de robots en los quirófanos para coser heridas y órganos por sí solos, el objetivo de automatizar parte del proceso de sutura tiene un gran potencial médico, afirma Danyal Fer, médico e investigador del proyecto.

"Hay mucho trabajo en una intervención quirúrgica y a menudo la sutura es la última tarea que hay que hacer", explica Fer. Eso significa que los médicos tienen más probabilidades de fatigarse al dar puntos, y si no cierran bien la herida, puede suponer un tiempo de cicatrización más largo y un cúmulo de otras complicaciones. Como la sutura también es una tarea bastante repetitiva, Goldberg y Fer la consideraron una buena candidata para la automatización.

"¿Podemos demostrar si realmente obtenemos mejores resultados en los pacientes?", se pregunta Goldberg. "Es cómodo para el médico, sí, pero lo más importante es si esto conduce a mejores suturas, una curación más rápida y menos cicatrices".



Es una pregunta abierta, ya que el robot viene con advertencias. La máquina hizo un récord de seis suturas completas antes de que tuviera que intervenir un humano, pero sólo pudo completar una media de unas tres en todas las pruebas. La herida de prueba se limitaba a dos dimensiones, a diferencia de una herida en una parte redondeada del cuerpo como el codo o un nudillo. Además, el robot sólo se ha probado con "fantasmas", una especie de piel falsa que se utiliza en la formación médica, y no con tejido de órganos o piel de animales.

Axel Krieger, investigador de la Universidad Johns Hopkins que no participó en el estudio, afirma que el robot ha hecho avances impresionantes, sobre todo en su capacidad para encontrar y agarrar la aguja y transferirla entre los brazos.

"Es como encontrar una aguja en un pajar", afirma Krieger. "Es una tarea muy difícil, y estoy muy impresionado de lo lejos que han llegado".

El laboratorio de Krieger es líder en sutura robótica, aunque con un enfoque diferente. Mientras que los investigadores de Berkeley trabajaron con el da Vinci Research Kit, un sistema robótico compartido que se utiliza para cirugías laparoscópicas en una larga lista de quirófanos, el laboratorio de Krieger construyó su propio sistema, llamado Smart Tissue Autonomous Robot (STAR).

En un artículo publicado en 2022 se demostró que STAR podía suturar con éxito intestinos de cerdo. Esto era notable porque a los robots les cuesta diferenciar colores en una muestra de tejido animal y sangre. Pero el sistema STAR también se benefició de una tecnología única, como los sensores de infrarrojos colocados en el tejido, que ayudaron al robot a saber dónde ir, y un mecanismo de sutura especialmente diseñado para lanzar los puntos. En cambio, el robot de Berkeley se diseñó para suturar a mano con el sistema da Vinci, menos especializado.

Ambos investigadores tienen una larga lista de retos que piensan plantear a sus robots cirujanos en el futuro. Krieger quiere que el robot sea más fácil de manejar para los cirujanos (actualmente sus operaciones están ocultas tras un muro de código) y entrenarlo para manejar suturas mucho más pequeñas.

Goldberg quiere que el robot de su laboratorio suture con éxito heridas de formas más complicadas y realice las tareas de sutura con mayor rapidez y precisión. Muy pronto, el laboratorio pasará de las pruebas en piel de imitación a la piel animal.

La preferida es la de pollo. "Lo bueno es que basta con salir y comprar pollo en el supermercado. No hace falta aprobación", explica.

Biotecnología

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