La aplicación para la navegación espacial neuroquirúrgica en una cabeza modelo. Gracias a la información real y virtualmente mejorada (realidad aumentada) visualizada en gafas de datos estándar, el médico operador puede guiar su instrumento de forma segura y minimizar el riesgo de lesiones a los pacientes - Imagen: Fraunhofer IWU
Pronto una realidad en el quirófano: gafas de datos estándar para la "navegación" durante los procedimientos neuroquirúrgicos
Revolución en neurocirugía: gafas de realidad aumentada como sistema de navegación en el quirófano
La medicina avanza inexorablemente y un campo particularmente apasionante es la integración de la realidad aumentada (RA) en el quirófano. No se trata de ciencia ficción, sino de una realidad que está a nuestro alcance y que tiene el potencial de hacer que los procedimientos quirúrgicos sean más seguros, más precisos y más suaves para los pacientes. La neurocirugía en particular, un campo que requiere la máxima precisión debido a la complejidad del cerebro, se beneficia significativamente de estos avances tecnológicos.
Un enfoque prometedor es el uso de gafas de datos que se superponen en los datos de imágenes preoperatorias en tiempo real, como la resonancia magnética (MRI). Esta tecnología permite al cirujano ver el cuerpo del paciente "a través del cuerpo" y, por lo tanto, obtener una visión más detallada de la región a operar. A diferencia de los sistemas de navegación convencionales, que a menudo son voluminosos y caros, las gafas de datos AR abren una nueva dimensión de orientación espacial en la sala de operaciones. Esto es particularmente relevante para las intervenciones en las que el acceso al campo quirúrgico es limitado, como las operaciones de tumores cerebrales que tienen lugar sobre la nariz. El método mínimamente invasivo está respaldado por la visualización mejorada por las gafas AR, lo que puede provocar un mayor daño tisular, tiempos de recuperación más cortos y complicaciones reducidas.
La aplicación como clave para una navegación precisa
El corazón de esta tecnología innovadora es una aplicación especialmente desarrollada que sincroniza la imagen de MRI creada antes de la operación con la vista en tiempo real del campo operativo. Este desarrollo es el resultado de años de investigación y desarrollo de la colaboración entre la leyenda del grupo de investigación de la clínica y la policlínica para la neurocirugía del Hospital Universitario Leipzig (UKL) y el Instituto Fraunhofer para Machine Herramientas y Tecnología de Reforma IWU en Zittau. La aplicación actúa como un "sistema GPS" para el cirujano no solo indicando la posición del objetivo operativo, sino también la ruta de acceso óptima, es decir, más gentil. Esta forma de ayuda de navegación es una mejora significativa en comparación con los métodos anteriores que dependen de los datos de la imagen estática y la imaginación espacial del cirujano.
Otra ventaja importante de esta nueva tecnología es la posibilidad de integrar instrumentos quirúrgicos en el sistema de navegación. Al registrar con precisión la posición de los instrumentos en tiempo real y mostrarlos en las gafas de datos, el cirujano puede guiarlos de forma aún más precisa y segura. Esta visualización en tiempo real, habilitada por la aplicación, minimiza el riesgo de errores y permite al cirujano planificar e implementar sus movimientos con precisión. Además, información adicional importante, como la distancia al área objetivo, se muestra directamente en el campo de visión del cirujano, optimizando el flujo de información y permitiendo una reacción rápida y segura. Esto no sólo aumenta la seguridad del procedimiento, sino que también acorta potencialmente el tiempo de la operación, reduciendo la carga para el paciente y el personal médico.
Precisión en tiempo real: un salto cuántico en neurocirugía
Uno de los logros más notables en el grupo de investigación es la preparación operativa casi sin demora del sistema. "Con un registro totalmente automatizado en la navegación de computación espacial neuroquirúrgica, nuestro equipo ha tenido éxito en una novedad mundial", dijo el Dr. PD Dr. Habil. Ronny Grunert, asistente de investigación de Fraunhofer Iwu y jefe del Grupo de Investigación »Legend« en el UKL, informa con entusiasmo. “La calibración y el registro se completan en un segundo y la navegación a la detección en tiempo real de la posición del instrumento está listo para funcionar. El sistema desarrollado es muy intuitivo y se acerca mucho al uso de la asistencia GPS. Esta velocidad e intuición son cruciales para no alterar el flujo de trabajo en la sala de operaciones y ofrecer a los cirujanos una ayuda de navegación intuitiva y confiable.
Otro detalle importante es la facilidad de uso del sistema. La interfaz de usuario fue desarrollada por profesionales médicos para profesionales médicos y se limita a mostrar información esencial, minimizando así los errores operativos. Un ejemplo de la lógica de visualización clara es una cruz verde que indica la posición de la punta del instrumento y está perfectamente integrada en la imagen de resonancia magnética que se muestra en las gafas inteligentes. Esta presentación clara y concisa es un factor decisivo para la aceptación y el éxito del sistema en el quirófano, ya que los cirujanos pueden concentrarse en lo importante: la ejecución exitosa de la operación.
Economía y accesibilidad: una revolución para todos
Además de la innovación técnica, otro aspecto central de este proyecto es la economía y la accesibilidad asociada de la tecnología. Si bien los sistemas de navegación convencionales adecuados para su uso en clínicas a menudo cuestan varios cientos de miles de euros en neurocirugía, el grupo de desarrollo se basa en gafas de datos estándar cuyos precios se encuentran en el área de consumo. "Estas gafas cuestan una fracción de los sistemas de navegación asistidos por computadora para neurocirugía", explica Grunert. Esta reducción de costos es un paso crucial para no solo hacer que la tecnología sea accesible para los sistemas e instituciones de salud financieramente fuertes, sino también en países y regiones con recursos limitados. Esta democratización de la tecnología puede beneficiarse de las ventajas del tratamiento neuroquirúrgico preciso y suave.
El desarrollo de la pieza de mano que sujeta los instrumentos y permite su posicionamiento preciso también es un aspecto importante del proyecto. En Fraunhofer IWU se desarrollaron marcadores especiales cuyas geometrías y patrones se reconocen mediante gafas de datos. Estos marcadores pueden tener diferentes formas, como esferas, cuboides u otros cuerpos, y se utilizan para registrar la posición de los instrumentos en el espacio tridimensional. Las piezas de mano de plástico se fabrican en Zittau y Leipzig mediante impresión 3D, lo que permite un alto nivel de flexibilidad y adaptabilidad a las necesidades de los cirujanos.
El camino hacia la práctica clínica: una perspectiva
El primer curso piloto de formación sobre el modelo anatómico tuvo lugar en el UKL en otoño de 2024. Este paso es un hito importante en el camino hacia la aplicación clínica de la tecnología. En el siguiente paso, el equipo se centra en completar el prototipo, que luego tiene que pasar por el proceso de aprobación de acuerdo con el Reglamento de Dispositivos Médicos para el mercado europeo o de acuerdo con las regulaciones de la Administración Americana de Alimentos y Medicamentos (FDA) para Estados Unidos. El objetivo es poder utilizar el sistema en pacientes en unos dos años.
El desarrollo de sistemas de navegación compatibles con AR para neurocirugía no es sólo un avance tecnológico, sino también un cambio de paradigma en la práctica médica. La integración de datos de imágenes en tiempo real, guía precisa de instrumentos y soluciones económicas tiene el potencial de transformar fundamentalmente el tratamiento neuroquirúrgico, haciéndolo más seguro, más preciso y más accesible. La visión de un futuro en el que tecnologías innovadoras como las gafas de datos AR sean estándar en el quirófano se acerca con cada paso de este desarrollo. Esto no sólo abre nuevas perspectivas para médicos y cirujanos, sino sobre todo para los pacientes, que pueden beneficiarse de una mejor calidad del tratamiento y de un procedimiento más suave. El futuro de la neurocirugía ha tomado una dirección apasionante con esta tecnología, donde la precisión y la innovación van de la mano.
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