Robótica

Capítulo 3
Robótica
Colin G. Knight, Michael D. Klein y Scott E. Langenburg
INTRODUCCIÓN
Con el advenimiento de la cirugía laparoscópica, los cirujanos han perdido lo que había estado a su alcance por siglos:
la visualización directa del área sobre la cual trabajan y el
feedback táctil directo de los tejidos. Adicionalmente, los
cirujanos laparoscópicos han renunciado a una gran cantidad de destrezas para lograr operaciones laparoscópicamente. Con sus manos distantes del sitio operatorio, deben
usar largos instrumentos inflexibles para operar. La cirugía
robótica intenta recobrar estas sensaciones y habilidades
perdidas para mejorar la cirugía laparoscópica. Aunque el
término “robot” implica un grado de autonomía, los sistemas comercialmente disponibles actualmente funcionan
como herramientas para la cirugía de tele-presencia y no se
mueven de manera autónoma. La cirugía de tele-presencia
es una cirugía hecha con una colección de instrumentos que
funcionan para colocar al cirujano donde no está presente.
Los cirujanos pueden estar al otro lado de la habitación o al
otro lado del mundo, pero se sentirán y operarán como si
estuvieran parados en la mesa operatoria. Los robots quirúrgicos de hoy día son una colección de herramientas que
permiten la cirugía de tele-presencia y ofrecen cierto grado de mejora en las destrezas para superar algunos de los
obstáculos de la cirugía laparoscópica. La tecnología todavía
está en su infancia, pero los cirujanos expandirán el rol de
los robots quirúrgicos en el quirófano y en el laboratorio y
los ingenieros continuarán mejorándolos.
HISTORIA
El término robot, usado por primera vez en 1924 por Karl
Capek en su obra Rossum’s Universal Robots, viene de la palabra Checa robota, que significa trabajo forzado. Aunque
los robots y la robótica comenzaron en el mundo de la ficción, se han convertido en un lugar común en las fábricas
modernas y las operaciones industriales. No fue, sin embargo, hasta finales de 1980 que los investigadores comenzaron
a trabajar para aplicar la tecnología robótica a la cirugía.
A principios de los años ´90s, el NASA-Ames Research
Center, SRI International y el ejército estadounidense comenzaron colaborando en un sistema de tele-presencia que
continuaría desarrollándose en el Sistema Quirúrgico Intui-
tivo da Vinci (www.intuitivesurgical.com). Al mismo tiempo, un grupo de IBM T.J. Watson Research Center comenzó
a desarrollar el sistema RoboDoc, el cual se usa para limar el
cuerpo femoral para la cirugía de remplazo de cadera. También durante ese período, Computer Motion (www.computermotion.com) había fundado e iniciado a desarrollar un
sostenedor de endoscopio robótico, el dispositivo AESOP
(por las siglas en inglés de Sistema Endoscópico Automático para el Posicionamiento Óptimo) (Fig. 3.1). Ellos recibieron la aprobación de la FDA (US Food and Drug Administration) para el dispositivo en 1994, el primer dispositivo
robótico quirúrgico aprobado por la FDA (Satava 2002).
El 3 de Marzo de 1997 en Dendermonde, Bélgica, los
cirujanos usaron a Mona, un predecesor del sistema da Vinci
para realizar una colecistectomía, la primera cirugía robótica
en humanos (Himpens y cols 1998). En 2001, un grupo encabezó los titulares al usar el sistema Zeus para realizar una
colecistectomía laparoscópica en un paciente en Francia,
mientras que el cirujano se sentaba en la consola principal
en Nueva York (Marescaux y cols 2001). Desde estos hitos,
la cirugía robótica ha crecido en un campo que se ha diseminado alrededor del mundo hacia todas las especialidades
quirúrgicas. Los sistemas de cirugía robótica ya no son experimentales; están disponibles comercialmente y han sido
empleados clínicamente. Su seguridad y eficacia ha quedado establecida y su papel en el quirófano se extenderá a
medida que su uso aumente.
SISTEMAS DISPONIBLES
Los dos sistemas de cirugía robótica comercialmente dispo­
nibles comparten un diseño similar. El cirujano se sienta
frente al paciente en la consola principal, mientras que los
instrumentos al lado del paciente llevan a cabo la operación reflejando los movimientos del cirujano. Ambos sistemas tienen instrumentos con articulaciones tipo muñeca en
el extremo distal, permitiendo una libertad de movimiento
adicional sobre los instrumentos laparoscópicos estándar
(Fig. 3.2). Ambos ofrecen graduación del movimiento, en
donde los movimientos gruesos del cirujano se traducen
en mo­vimientos más pequeños en el instrumento efector.
Esta graduación se puede ajustar según la preferencia del
cirujano basándose en la naturaleza de la operación. Ambos
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Aspectos Básicos
Fig. 3.1. El AESOP (Sistema Endoscópico
Automático para el Posicionamiento Óptimo) fue
el primer robot quirúrgico aprobado para usar en
EEUU. Cortesía de Computer Motion.
Fig. 3.2. Instrumentos del Sistema Quirúrgico
Intuitivo da Vinci (a) Instrumentos del sistema
Zeus de Computer Motion de 8 mm de diámetro
(b) instrumentos de 5 mm de diámetro. Nótese la
articulación que se encuentra en la porción distal
de los instrumentos de ambos sistemas. Las dos
fotografías no están a la misma escala. Cotesía de
Computer Motion and Intuitive Surgical.
a
b
Capítulo 3 Robótica
Fig. 3.3. El sistema da Vinci en funcionamiento.
El cirujano se sienta a la izquierda en la consola
principal mientras que los instrumentos efectores
están suspendidos del carril en la mesa operatoria.
Cortesía de Intuitive Surgical.
Fig. 3.4. El sistema Zeus con el cirujano en la
consola principal a la derecha y los instrumentos
efectores montados directamente sobre los rieles
de la mesa operatoria. Cortesía de Computer
Motion.
sistemas también ofrecen filtración del temblor. Los instrumentos de mango largo usados para la cirugía mínimamente invasiva actúan como palancas magnificando el temblor
natural que se encuentra en todos los cirujanos. Debido a
que estos sistemas digitalizan los movimientos del cirujano,
este temblor se puede eliminar, permitiendo que las puntas
de los instrumentos quirúrgicos se muevan de manera precisa y sin temblor visible, incluso con gran magnificación.
Algunas veces durante los procedimientos laparoscópicos,
los cirujanos pueden encontrar sus manos y brazos en posiciones incómodas e innaturales. Ambos sistemas permiten a los cirujanos congelar los instrumentos liberando el
embrague (clutch). En ese punto, el cirujano puede adoptar una posición más cómoda y retomar los instrumentos.
Este proceso se llama movimiento indexado. Ambos siste-
mas fueron diseñados para colocar la pantalla de video en
una posición que esté en línea con los brazos del cirujano,
reforzando así la sensación de que los movimientos de los
instrumentos en el cuerpo del paciente son los propios movimientos del cirujano. Finalmente, ambos ofrecen una interfase de video que provee una visión tridimensional (3D)
para el cirujano.
El sistema da Vinci (Fig. 3.3) fue hecho por Intuitive
Surgical. Un sistema inmersivo, en donde el cirujano se
sienta mirando hacia abajo en la consola principal, en donde hay un video separado para cada ojo que provee una visión 3D de la operación. Los brazos efectores se montan en
un carril que rueda hasta el lado del paciente para la operación. Debido a que los instrumentos están montados en un
carril, estos deben ser desmontados antes de ajustar la mesa
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Aspectos Básicos
operatoria. Hay dos brazos portadores de instrumentos que
requieren puertos de 10 mm y un brazo portador del endoscopio que requiere un puerto de 12 mm. Los instrumentos
operatorios proveen siete grados de libertad al tener la muñeca que articula en dos direcciones. El diseño del sistema
es tal que los instrumentos hacen pivot en el sitio del trócar,
eliminando el uso de la pared abdominal o toráxica del paciente como punto de apoyo.
El sistema Zeus (Fig. 3.4) hecho por Computer Motion
es más abierto que el sistema da Vinci. Aunque la consola principal también está al otro lado del quirófano alejado
del paciente, el despliegue del video para el cirujano está
abierto al quirófano. El sistema Zeus es compatible con una
variedad de opciones de visualización, tanto bidimensional
(2D) como 3D. Los brazos efectores del sistema Zeus están
montados independientes entre sí en los rieles laterales de
la mesa, dando flexibilidad a la posición de los brazos.Ya que
los brazos están montados directamente sobre la mesa operatoria, no hay necesidad de desmontar los instrumentos
cuando se ajusta la mesa operatoria. El sistema Zeus puede
usar instrumentos de 5 mm con una muñeca que articula
en una sola dirección, permitiendo 6 grados de libertad, o
puede usar instrumentos de 3,5 mm que no tienen muñeca
articular. A diferencia del sistema da Vinci, las articulaciones
distales de los brazos robóticos son pasivas. Por esto el sistema Zeus requiere un punto de apoyo (usualmente el sitio
del trócar) para el funcionamiento apropiado.
SOSTENEDORES ENDOSCÓPICOS ROBÓTICOS
El propósito de un sostenedor de endoscopio robótico es
liberar al cirujano o al asistente quirúrgico de sostener el
endoscopio. Ya que estos sostenedores no se cansan o tiemblan, pueden proveer un campo de visión más estable que
con un humano sosteniendo el endoscopio. También, dan al
cirujano control directo sobre el endoscopio, eliminando la
potencial falla de comunicación entre el cirujano y el asistente que está sosteniendo el endoscopio.
Dos de los sostenedores de endoscopio robóticos en el mercado son el AESOP y el EndoAssist. El AESOP, hecho por
Computer Motion usa una interfase con control de voz para
comandar el movimiento del endoscopio quirúrgico, permitiendo al cirujano controlar la visión de la operación mientras trabaja con ambas manos sobre los instrumentos quirúrgicos. El dispositivo se sujeta al lado del riel de la mesa
operatoria y usa un acoplador magnético para adherirse al
collar que sostiene el endoscopio. El EndoAssist, hecho por
Armstrong Healthcare (www.armstrong-healthcare.com), es
un carro parado en el piso con un brazo esterilizable que
sostiene la cámara. Un sensor infra-rojo en una banda que
se coloca el cirujano en la cabeza permite al robot seguir los
movimientos de la cabeza del cirujano. Un grupo ha comparado los dos sistemas midiendo el tiempo de respuesta y
la precisión de los movimientos en una variedad de movimientos ex vivo y encontraron que el AESOP responde de
manera más rápida y precisa (Yavuz y cols 2000).
APLICACIÓN DE LOS ROBOTS EN CIRUGÍA
PEDIÁTRICA
La destreza adicional incorporada en los sistemas de cirugía
robótica, la precisión extra permitida a través de la graduación de los movimientos y la filtración de los temblores y la
ergonomía superior aportada por las consolas principales
de las plataformas Zeus y da Vinci, hacen atractiva a la cirugía robótica para muchos cirujanos pediátricos. Como el
lector podrá ver en otros capítulos de este libro, hay pocos
procedimientos, si los hay, que están fuera del alcance de
los cirujanos pediátricos experimentados. Muchos de estos
procedimientos avanzados, sin embargo, están más allá de
las habilidades del cirujano pediátrico común de hoy. Las
mejoras de la cirugía robótica pueden hacer posible para un
mayor número de estos cirujanos pediátricos intentar procedimientos laparoscópicos avanzados en niños e infantes.
Varios pioneros han comenzado a usar los robots quirúrgicos para la cirugía en estos pacientes y los investigadores
están buscando nuevas aplicaciones en laboratorios con
animales.
El uso inicial de los robots quirúrgicos fue duplicar los
procedimientos que se realizan ampliamente en laparoscopia. Tanto el sistema Zeus como el da Vinci han sido usados
para realizar colecistectomías laparoscópicas y fundoplicaciones laparoscópicas en niños. Procedimientos como este
han servido para demostrar la seguridad y eficacia de los
sistemas robóticos. Aunque nadie ha demostrado el beneficio clínico de usar los sistemas robóticos para estos casos,
muchas veces los cirujanos se sienten más cómodos usando
el robot para el caso y sienten que tienen mejor control de
los instrumentos quirúrgicos. El primer reporte de cirugía
robótica en infantes fue presentado recientemente como
una serie de seis pacientes que se sometieron a piloromio­
tomía asistida por robot. Cuando estos pacientes fueron
comparados con los controles históricos, los casos robóticos
tomaron significativamente más tiempo (94 vs 137 minutos
de tiempo anestésico), pero los resultados clínicos fueron
los mismos (Hollands y cols 2003).
Un equipo, usando una versión anterior no articulada
del Zeus, ha realizado entero-enterostomía, hepato-yeyunostomía, esófago-esófagostomía y porto-enterostomía en
modelos animales usando cochinillos de 6 a 8 Kg. De manera
importante, ellos también realizaron todos estos procedimientos usado las técnicas laparoscópicas estándar a manera de comparación. No hubo diferencia entre las dos técnicas en el grupo de entero-enterostomía, cuando se vió el
tiempo quirúrgico, el tamaño anastomótico y la tasa de fuga.
En el grupo de hepato-yeyunostomía no hubo diferencia en
los tiempos operatorios; sin embargo, hubo menos complicaciones en los casos robóticos. En el grupo de porto-enterostomías, los casos robóticos tomaron significativamente
más tiempo que los casos laparoscópicos, pero las tasas de
complicaciones fueron similares para ambas técnicas. Para
las esófago-esofagostomías, los tiempos para las dos técnicas fueron estadísticamente similares y no hubo complicaciones en el grupo robótico y una en el grupo laparoscópico
(Hollands y Dixey 2002). Estos experimentos ilustran que la