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Robots en el cerebro

CALGARY – Cuando Harvey Cushing y William Bovie introdujeron la cauterización eléctrica (que utiliza una corriente de alta frecuencia para sellar los vasos sanguíneos o hacer incisiones) en 1926, su innovación transformó la neurocirugía. Dada la precisión que se necesita para operar un órgano tan delicado como el cerebro, la convergencia de tecnologías mecánicas con el arte de la cirugía impulsó los progresos realizados en el campo.

Los avances neuroquirúrgicos siempre buscan ser minimalistas. Como en cualquier otro campo quirúrgico, cuanto menos interfiere el procedimiento en el organismo, menos probabilidades existen de que afecte la calidad de vida del paciente de manera adversa, y menos tiempo le demandará al paciente retomar una actividad normal.

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Este imperativo es aún más pronunciado cuando se trata de procedimientos neuroquirúrgicos sensibles. Tareas como maniobrar pequeños vasos sanguíneos que tienen un diámetro de 1 o 2 milímetros, o remover un tumor cerebral sin dañar el tejido circundante, requiere de tecnologías, como el microscopio quirúrgico y las herramientas de imagen multimodal, que complementan las habilidades de los cirujanos y aumentan sus capacidades.

Un paso más allá sería permitir que un robot controlado por el ser humano entre en el cerebro. Los robots son capaces de llevar a cabo tareas repetitivas con un mayor grado de precisión y exactitud que los seres humanos, y sin fatiga muscular. Y se los puede mejorar periódicamente para que integren nuevas funciones de manera continua.

Lo que los robos no tienen es la capacidad ejecutiva del cerebro humano. Dado que comprender y reaccionar de manera apropiada ante la inmensa cantidad de variables que pueden surgir durante la cirugía requiere de un enorme poder de cálculo, los robots quirúrgicos apuntan a integrar la experiencia y la capacidad para tomar decisiones de los seres humanos con una precisión mecanizada.

Un ejemplo de esta convergencia es el neuroArm (neuroBrazo), desarrollado por mi equipo de investigación en la Universidad de Calgary en conjunto con ingenieros de MacDonald, Dettwiler and Associates. El neuroArm en realidad tiene dos brazos, que pueden sostener varias herramientas quirúrgicas mientras el cirujano las manipula desde una cabina remota.

La cabina ofrece una multitud de datos -que incluyen imágenes por resonancia magnética (MRI por su sigla en inglés), una imagen tridimensional del campo quirúrgico, información sónica y una respuesta háptica (o táctil) cuantificable de la interacción herramienta-tejido- que permiten al cirujano experimentar la cirugía por medio de la vista, el oído y el tacto. Como el cerebro humano toma decisiones en base a una información sensorial -y, por supuesto, a la experiencia-, esos datos son esenciales para que el cirujano pueda tomar las mejores decisiones y las más informadas durante la cirugía.

Las tecnologías como la resonancia magnética pueden ayudar a planear la cirugía, controlar la extirpación y asegurar la calidad. Los robots compatibles con la resonancia magnética permiten generar imágenes en tiempo real, ofreciendo información sobre estructuras anatómicas y cambios en el cerebro relativos a la patología quirúrgica mientras se opera, minimizando así el riesgo.

Dado que el robot recibe las resonancias magnéticas y ofrece una respuesta háptica, se pueden establecer autopistas electrónicas o corredores quirúrgicos antes del procedimiento, de la misma manera que zonas que no se deben tocar. La manipulación de las herramientas puede así ocurrir sólo dentro del corredor predeterminado, impidiendo una lesión no intencionada del cerebro.

Es más, la cirugía robótica tiene el potencial de progresar más allá del alcance de la capacidad humana. La conversión del movimiento -que permite que los brazos robóticos imiten los movimientos exactos de las manos del cirujano, pero en una escala mucho menor- les permitirá a los cirujanos manipular tejido que es demasiado pequeño para que ser detectado a simple vista. Con el desarrollo de herramientas quirúrgicas más pequeñas y cámaras y monitores de alto rendimiento, será factible operar a nivel celular.

Un área relacionada con importantes implicancias para la neurocirugía es la realidad virtual. Basada en la tecnología de simulación, la realidad virtual les permitirá a los cirujanos ensayar procedimientos, inclusive con robots quirúrgicos, en un entorno digital. La capacidad de planear casos complejos y practicar procedimientos raros antes de llevarlos a cabo en un paciente sin duda derivará en un mejor desempeño quirúrgico y en mejores resultados médicos.

La realidad virtual también mejorará la formación quirúrgica al ofrecerles a los estudiantes un rango más amplio de experiencia y permitir la cuantificación de su desempeño. Los cirujanos que operan manualmente saben cuánta fuerza ejercen sólo por cómo se siente; un simulador quirúrgico, por el contrario, podría medir esa fuerza e indicar cuándo un aprendiz está aplicando una presión excesiva o insuficiente.

Es más, los instructores podrán programar escenarios controlados para evaluar cómo se desenvuelve un aprendiz en circunstancias exigentes. La capacidad de hacer ajustes y volver a intentar cirugías sin ningún riesgo o costo adicional mejorará significativamente la formación neuroquirúrgica. Después de todo, la práctica hace al maestro.

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Sin duda, la realidad virtual aún es una tecnología relativamente joven. Dado que las simulaciones neuroquirúrgicas realistas, que deben responder por un gran número de variables y potenciales resultados, son particularmente difíciles de desarrollar, la realidad virtual todavía no se utiliza ampliamente en el campo. Pero la tecnología de simulación quirúrgica está avanzando rápidamente, impulsada por avances en la computación paralela. A medida que estas simulaciones se vuelven más realistas, aumentará su valor en materia de formación.

La fusión de la experiencia quirúrgica humana con máquinas y tecnologías computarizadas está favoreciendo el avance neuroquirúrgico, y la cirugía robótica representa un modelo importante de los beneficios de la interfaz hombre-máquina. Si se agrega realidad virtual a la ecuación, el futuro de la neurocirugía cobra forma -un futuro en el que la disciplina es elevada a nuevos niveles de excelencia.