Pequeños robots para reparar corazones

Dispositivos de tamaño milimetrico podrian dar a los cirujanos la capacidad de operar corazones palpitantes.

Para aquellos pacientes con enfermedades cardiacas, la reparacion de defectos a menudo requiere cirugia a corazon abierto y la paralisis temporal del organo. Sin embargo, un conjunto de herramientas roboticas desarrolladas por investigadores del Hospital Infantil de Boston (Estados Unidos) podria en ultima instancia permitir a los cirujanos operar en el corazon a traves de pequeñas incisiones mientras que el organo sigue latiendo.

Diminutos robots: Unos robots quirurgicos pueden desplegar este pequeño dispositivo que sirve para enlazar dos piezas de musculo del corazon y asi cerrar un agujero. 
Fuente: Andrew Gosline

El uso de pequeñas incisiones y la insercion de instrumentos roboticos es cada vez mas comun en muchos tipos de cirugia. Este tipo de cirugia minimamente invasiva ofrece una recuperacion mas rapida que la cirugia convencional y un menor riesgo de infeccion, debido a que las incisiones en el cuerpo son mucho mas pequeñas. En el caso de la cirugia cardiaca minimamente invasiva, las herramientas roboticas han tenido que ser introducidas a traves de cateteres, tubos suaves y flexibles capaces de hacer pasar, por ejemplo, un stent para abrir arterias. Sin embargo, debido a su flexibilidad, los cateteres pueden hacer llegar solo pequeñas cantidades de fuerza y ​​pueden ser dificiles de colocar con precision.

En su lugar, el equipo del Hospital Infantil de Boston utiliza robots con forma de tubo metalico curvado para crear una plataforma mas rigida para hacer llegar herramientas al interior del corazon. "Con los procedimientos estandar a corazon abierto, podemos extraer el tejido de un area a otra. No podemos hacer eso con un cateter. Estos dispositivos roboticos pueden ejercer cierta fuerza, por lo que son capaces de hacer gran parte de lo que hace un cirujano, pero se desplazan a traves de los vasos sanguineos", aseguraPedro del Nido, medico de cirugia cardiaca infantil involucrado en el proyecto.

Los dispositivos alcanzan el corazon a traves de una incision en el cuello que conduce a la vena yugular. A partir de ahi, unos tubos concentricos, largos y estrechos, llevan los dispositivos quirurgicos a traves de los grandes vasos sanguineos hasta el corazon.

Una de las herramientas del equipo puede cerrar agujeros en el corazon. Los cirujanos suelen cerrarlos con una sutura mediante un procedimiento que requiere cirugia a corazon abierto y tener que detener el organo. El equipo del Hospital Infantil, dirigido por el bioingeniero Pierre Dupont y sus colaboradores en Microfabrica, ha desarrollado un dispositivo parecido al de sutura metalica que puede ser desplegado por el robot de tubo concentrico. La clave para el desarrollo del dispositivo a escala milimetrica fue utilizar un proceso de fabricacion especializada para crear los pequeños engranajes, cadenas y poleas necesarios. El dispositivo, parecido al de sutura, perfora el tejido del corazon a cada lado del orificio y extiende unas alas que se enganchan a cada parte de tejido. A continuacion, un mecanismo de trinquete une las dos partes y sella inmediatamente el agujero. Al entrar en contacto estrecho, las partes de tejido pueden fusionarse alrededor del implante metalico.

El grupo de Dupont es uno de los pocos equipos de investigacion que tratan de lograr un amplio conjunto de herramientas para alcanzar lugares del cuerpo de dificil acceso sin necesidad de grandes aberturas. "Con estos dispositivos, tratamos de obtener lo mejor de ambos mundos", es decir, un procedimiento minimamente invasivo que pueda hacer uso de todas las habilidades de un cirujano, indica Howie Choset, ingeniero de la Universidad Carnegie Mellon (EE.UU.), que esta desarrollando sus propios dispositivos quirurgicos roboticos. "Cuando abres el corazon puedes hacer muchas cosas. Queremos adquirir esas capacidades sin hacer una gran incision", señala Choset.

El equipo del Hospital Infantil ha puesto a prueba el dispositivo de cierre de agujeros en cerdos vivos, y los cirujanos han sido capaces de reparar agujeros en su corazon mientras este seguia bombeando activamente. Uno de los desafios de operar a traves de pequeñas incisiones es que el cirujano no puede ver directamente donde coloca el dispositivo. Asi que el equipo utiliza una combinacion de rayos X en tiempo real y ultrasonido para dirigir al robot en el interior del corazon y para supervisar el despliegue del dispositivo.

El crecimiento de tejido irregular en el interior del corazon puede obstaculizar el funcionamiento del organo, por lo que el equipo y sus colaboradores tambien han desarrollado un aparato giratorio de corte para la punta del robot de tubo concentrico. El dispositivo integra irrigacion y aspiracion de liquidos, procesos importantes cuando se opera en un corazon que sigue funcionando.

"En el interior del corazon que late, si se corta cualquier parte de tejido sano, hay que evitar perderla ya que podria salir despedida, taponar una arteria y tal vez causar un accidente cerebrovascular", señala Dupont. El dispositivo absorbe los desechos mientras corta el tejido. Otra de las dificultades en un corazon lleno de sangre es la coagulacion, una reaccion natural ante material extraño. Para evitarlo, el dispositivo irriga los restos de tejido con una solucion salina que evita el coagulo e impide la obstruccion en el robot.

Hasta ahora, el dispositivo de corte solo se ha probado en corazones de cerdo en el laboratorio. Sin embargo, el grupo tiene planes para hacer un ensayo en cerdos vivos proximamente.