Científicos del Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes de Stuttgart han desarrollado una herramienta robótica suave que promete transformar algún día la cirugía endovascular mínimamente invasiva. La herramienta magnética de dos partes puede ayudar a visualizar en tiempo actual los finos detalles morfológicos de bloqueos vasculares parciales, como las estenosis, incluso en los vasos más estrechos y curvos. También puede abrirse camino a través de bloqueos graves, como las oclusiones totales crónicas. Esta herramienta algún día podría llevar la percepción de los dispositivos médicos endovasculares un paso más allá.
Las técnicas de imagen intravascular y los procedimientos con microcatéter son cada vez más avanzados, revolucionando el diagnóstico y tratamiento de muchas enfermedades. Sin embargo, los métodos actuales a menudo no logran detectar con precisión las características finas de la enfermedad vascular, como las que se observan desde el inside de los vasos ocluidos, debido a limitaciones como la difusión desigual del agente de contraste y la dificultad para acceder de forma segura a los vasos ocluidos. Tales limitaciones pueden retrasar la intervención y el tratamiento rápidos de un paciente.
Los científicos del Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes de Stuttgart han estudiado este problema. Han aprovechado los conceptos de robótica blanda y microfabricación para desarrollar una herramienta magnética blanda en miniatura que parece una anguila muy delgada. Esta herramienta algún día podría llevar las capacidades de percepción de los dispositivos endovasculares un paso más allá. En un artículo y en un vídeo, el equipo muestra cómo la herramienta, impulsada por el flujo sanguíneo, viaja a través de los vasos artificiales más estrechos, ya sea que haya una curva pronunciada, una curva o un obstáculo.
Cuando la herramienta alcanza una oclusión como una arteria parcialmente bloqueada, realiza una deformación related a una onda dado el campo magnético externo (más sobre esto a continuación). Entonces, el cuerpo blando deformado entrará suavemente en contacto con las estructuras ocluidas circundantes. Por último, las formas en tiempo actual del dispositivo cuando lo retraigamos ‘visualizarán’ los detalles morfológicos dentro del vaso, lo que facilita la liberación del fármaco en la oclusión, así como el tamaño y colocación de dispositivos médicos como stents y balones para el siguiente tratamiento. .
Cuando hay una oclusión severa con solo microcanales diminutos para que fluya la sangre, la herramienta puede utilizar la fuerza de la sangre para deslizarse fácilmente a través de estos canales estrechos. El camino elegido indica al cirujano qué vía de acceso debe tomar para la siguiente operación médica.
“Los métodos para diagnosticar y tratar enfermedades endovasculares estrechas, como la estenosis vascular o la oclusión whole crónica, son todavía muy limitados. Es difícil detectar y cruzar con precisión estas áreas en la muy compleja pink de vasos dentro del cuerpo”, cube Yingbo Yan, investigador invitado en el Departamento de Inteligencia Física del MPI-IS. Es el primer autor del artículo “Miliherramientas blandas asistidas magnéticamente para la detección de la morfología de la luz ocluida”, que fue publicado en Avances científicos el 18 de agosto de 2023. “Esperamos que nuestra nueva herramienta robótica blanda algún día pueda ayudar a detectar y navegar con precisión a través de los numerosos vasos complejos y estrechos dentro de un cuerpo, y realizar tratamientos de manera más efectiva, reduciendo los riesgos potenciales”.
Esta herramienta pequeña y suave tiene un segmento de deformación activa (ADS) magnético de 20 mm de largo y un segmento impulsado por arrastre de fluido (FDS) de 5 mm de largo. El perfil de magnetización del ADS está preprogramado con un magnetómetro de muestra vibratoria, lo que proporciona un campo magnético uniforme. Bajo un campo magnético externo, esta pieza puede deformarse en una forma sinusoidal, adaptándose fácilmente al entorno circundante y deformándose en varias formas. Por tanto, la monitorización continua de los cambios de forma del ADS mientras se retrae puede proporcionar información morfológica detallada de las oclusiones parciales dentro de un vaso.
El FDS se fabricó utilizando un polímero blando. Las pequeñas vigas de sus lados se doblan por el arrastre fluídico del flujo entrante. De esta forma, toda la herramienta es llevada hacia la zona con mayor velocidad de flujo. Por lo tanto, conocer la ubicación del FDS mientras se avanza puede señalar la ubicación y la ruta del microcanal dentro de las oclusiones severas.
“La detección de enfermedades vasculares en las regiones vasculares distales y de difícil acceso, como el cerebro, puede ser más desafiante clínicamente, y nuestra herramienta podría funcionar con Stentbot en modo sin ataduras”, cube Tianlu Wang, postdoctorado en el Departamento de Inteligencia Física. en MPI-IS y otro primer autor del trabajo. “Stentbot es un robotic inalámbrico utilizado para la locomoción y funciones médicas en la vasculatura distal que desarrollamos recientemente en nuestro grupo de investigación. Creemos que esta nueva herramienta robótica blanda puede agregar nuevas capacidades a los robots inalámbricos y contribuir con nuevas soluciones en estas regiones desafiantes”.
“Nuestra herramienta muestra potencial para mejorar enormemente la medicina mínimamente invasiva. Esta tecnología puede llegar y detectar zonas a las que antes period difícil acceder. Esperamos que nuestro robotic pueda ayudar a que el diagnóstico y el tratamiento de, por ejemplo, la estenosis o una CTO sean más precisos y oportunos”, afirma Metin Sitti, director del Departamento de Inteligencia Física de MPI-IS, profesor de la Universidad de Koç y de ETH Zurich.
El objetivo del Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes es investigar y comprender los principios organizativos de los sistemas inteligentes y el ciclo subyacente de percepción-acción-aprendizaje.
