noticias

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

Texto | Observación de aminoácidos

¿Quién es el próximo Leonardo da Vinci? Este puede ser el tema al que la industria médica presta más atención.

El robot quirúrgico da Vinci es único por su tecnología revolucionaria y casi se ha convertido en sinónimo de robots quirúrgicos. Sin embargo, dada la amplia gama de escenarios de aplicación quirúrgica y muchos puntos débiles, el mercado tiene grandes esperanzas en los robots quirúrgicos en diferentes escenarios.

En la actualidad, los robots de microcirugía no sólo son el próximo avance tecnológico, sino también el próximo campo explosivo. Después de décadas de exploración, este campo se acerca cada vez más al momento de la "singularidad".

En febrero de este año, Medical Microinstruments, una empresa estrella en robots de microcirugía en el extranjero, recibió una enorme financiación de 110 millones de dólares.

A nivel nacional, empresas como Angtech Microelectronics y Dishi Medical ya han presentado sus planes y continúan recibiendo apoyo financiero para acelerar su progreso. Por ejemplo, Dishi Medical utiliza la cirugía ocular como punto de entrada y actualmente ha realizado ensayos clínicos de confirmación en China.

Entonces, en el campo de los robots microquirúrgicos, ¿nacerá el próximo Leonardo da Vinci?

/ 01/ Retos que las "personas" no pueden resolver

En el campo de la cirugía, la microcirugía es sin duda la cumbre técnica. La denominada microcirugía se refiere al uso de equipos de aumento óptico y equipos microquirúrgicos para realizar operaciones complejas y precisas en un rango muy pequeño.

En una microcirugía clásica, el médico necesita usar un microscopio para explorar y encontrar vasos sanguíneos y nervios que miden solo un milímetro o incluso unas pocas décimas de milímetro, y luego usar suturas medidas en micrones y tan delgadas como la seda de una araña para reparar con precisión. y suturarlos. Cada vaso sanguíneo y nervio importante.

Debido a que el campo de visión de la microcirugía suele ser de sólo 2-3 cm, cualquier ligero temblor de las manos del médico puede afectar directamente el éxito o el fracaso de la operación. Por lo tanto, esto requiere que la técnica del microcirujano sea firme, exacta, precisa y hábil.

Actualmente, gracias a los avances en microscopios e instrumentación, los microcirujanos ahora pueden realizar supermicrocirugía conectando vasos sanguíneos con diámetros entre 0,3 y 0,8 milímetros.

Debido a las ventajas únicas de la microcirugía, se ha utilizado ampliamente en diversas especialidades quirúrgicas, incluidas oftalmología, otorrinolaringología, neurocirugía, cirugía plástica y urología.

A pesar del rápido progreso, la microcirugía tiene limitaciones.

En primer lugar, la probabilidad de cometer un error sigue siendo alta. La microcirugía requiere extrema precisión, con poco margen de error, e incluso el más mínimo temblor puede causar daños innecesarios. En teoría, necesitamos evitar estas lesiones, pero debido a la complejidad de la cirugía, todavía quedan muchos desafíos. Clínicamente, habrá diversas complicaciones y la proporción no es baja. Los datos muestran que en la cirugía de exfoliación de la membrana epirretiniana, la incidencia de complicaciones oscila entre el 2% y el 30%.

En segundo lugar, la cirugía a largo plazo puede fácilmente generar más incertidumbre. Dependiendo del estado del paciente, una operación de microcirugía puede durar desde unas pocas horas hasta más de diez horas, o incluso más de treinta horas. Por lo tanto, cada operación es un desafío máximo para las habilidades y la resistencia del médico. Además, esto puede provocar fatiga y aumentar el riesgo de errores involuntarios.

En tercer lugar, también es el más restrictivo para la práctica clínica. La formación de los cirujanos es difícil y lleva mucho tiempo. Porque la microcirugía requiere altas habilidades quirúrgicas por parte del cirujano y requiere una capacitación extensa antes de que el cirujano pueda realizar tales operaciones clínicamente. Por un lado, requiere talento y paciencia de los médicos y, por otro, también requiere una formación a largo plazo. Un microcirujano que puede completar una operación de reimplantación de un dedo amputado (una técnica característica de la microcirugía) generalmente requiere 3 años de capacitación, y el ciclo completo de capacitación puede durar más de 10 años.

Por lo tanto, bajo diversas restricciones, la comunidad médica mundial ha explorado la aplicación de la tecnología robótica en microcirugía y ha desarrollado varios sistemas de robots microquirúrgicos (MSR).

El calor es cada vez más alto. El número de artículos relacionados con MSR publicados cada año desde 2000 hasta 2022 se obtuvo buscando diferentes palabras clave en Google Scholar. Como puede verse en la figura, el número de estudios relacionados con la MSR muestra generalmente una tendencia ascendente.

Hay varios indicios de que el sistema MSR puede tener un impacto importante en el campo de la microcirugía.

/ 02/ La continua aparición de agentes de cambio

Debido a los profundos puntos débiles, muchas empresas de todo el mundo se están centrando en este campo y han surgido muchas ideas técnicas diferentes durante el proceso de exploración.

Uno es el sistema de robot portátil.

En los sistemas robóticos portátiles, la propia herramienta quirúrgica se modifica en un pequeño sistema robótico llamado "herramienta robótica". Los cirujanos lo manipulan para realizar procedimientos quirúrgicos. Las herramientas robóticas proporcionan funciones como cancelación de temblores, bloqueo de profundidad, etc., por lo que también se les llama "manos firmes".

"Micron" es un ejemplo típico. Su esencia es detectar su propio movimiento a través de un manipulador manual y filtrar selectivamente movimientos erróneos, como por ejemplo temblores en las manos. Luego, el robot genera un movimiento estable en la punta de la herramienta mediante la compensación activa de errores. El robot Micron es fácil de operar y está equipado con brazos que sostienen instrumentos microquirúrgicos reales que encajan fácilmente en soportes y son compatibles con los microscopios quirúrgicos tradicionales.

En segundo lugar, el sistema de robot de control remoto.

En un sistema robótico teleoperado, el cirujano manipula el módulo maestro para controlar el módulo esclavo, que reemplaza las manos del cirujano para manipular las herramientas quirúrgicas. El sistema integra escalado de movimiento y filtrado de temblores mediante servoalgoritmos. Además, permite la percepción tridimensional mediante la integración de retroalimentación táctil o algoritmos de detección de profundidad en el extremo de las herramientas quirúrgicas.

Un ejemplo típico es el "Sistema Quirúrgico Preceyes", que consta de una computadora, controladores de movimiento de entrada, manipuladores de instrumentos y un reposacabezas montado en la mesa de operaciones. Diseñado para un rendimiento óptimo, el sistema cuenta con varillajes de paralelogramo y contrapesos ajustables que brindan RCM mecánico, protección contra cortes de energía y torsión de unión minimizada. PSS utiliza escalado dinámico para convertir el movimiento grueso en un movimiento preciso de cuatro ejes de la punta del instrumento. Además, utiliza límites de distancia basados ​​en OCT para evitar movimientos involuntarios e incorpora filtrado de temblores para reducir el traumatismo retiniano iatrogénico. Otras características incluyen retroalimentación táctil, cambio automático de instrumentos, retroalimentación auditiva cerca de la retina y un mecanismo de retracción mejorado para la extracción inmediata de la sonda en caso de accidente. Estas características aumentan la precisión y la seguridad y reducen el riesgo de daño accidental al tejido.

En tercer lugar, sistemas robóticos operados conjuntamente.

En un sistema robótico co-manipulado, el cirujano y el robot manipulan simultáneamente las herramientas quirúrgicas. El cirujano manipula directamente los instrumentos quirúrgicos manualmente para controlar el movimiento, y el robot desempeña un papel de apoyo, proporcionando compensación auxiliar para el temblor de la mano y permitiendo que los instrumentos quirúrgicos queden inmovilizados durante largos períodos de tiempo.

El robot de cirugía ocular DiShi Weifeng de DiShi Medical es un ejemplo típico. En este sistema quirúrgico, la mano maestra es el médico y la mano esclava es el robot, que se mueve según la intención del médico. Todo el proceso de inyección se divide en varios pasos. Primero, el médico controla el cardán del robot para el posicionamiento extraocular, luego el posicionamiento intraocular y luego controla el mango para acercar gradualmente el extremo al área de la lesión retiniana. Si es necesario inyectar drogas en posición subretiniana, el robot permanece inmóvil y las manos humanas ya no intervienen, lo que tarda unos 3 minutos. Tomemos como ejemplo la inyección de 200 microlitros de solución medicinal. El robot inyecta lentamente durante el proceso, el médico solo necesita controlar el tiempo, la velocidad y el flujo, y luego evacua el ojo después de la inyección. siempre bajo la supervisión del médico, y la toma de decisiones también la toma el médico.

Cuarto, sistemas robóticos parcialmente automatizados.

En un sistema robótico parcialmente automatizado, el robot realiza automáticamente procedimientos específicos o pasos del programa. El robot manipula y controla directamente el movimiento de las herramientas quirúrgicas. La información de la imagen procesada se proporciona al robot como retroalimentación y guía. La información visual se transmite simultáneamente al cirujano, quien puede proporcionar comandos de anulación en cualquier momento para supervisar cirugías parcialmente automatizadas.

En este ámbito, el sistema "IRISS" es un ejemplo típico. Basado en el sistema "IRISS", el cirujano opera de forma remota el manipulador esclavo a través de un par de controladores maestros personalizados y obtiene información visual observando retroalimentación visual 3D intraoperatoria a través de un monitor frontal. Además, el sistema proporciona capacidades de filtrado de temblores y escalado de movimiento para mejorar el rendimiento del control y la seguridad en la cirugía robótica. El rendimiento de IRISS se ha verificado en ojos de cerdo aislados, y los cirujanos han realizado con éxito una serie de cirugías vitreorretinales utilizando IRISS, incluida la capsulectomía del cristalino anterior, la vitrectomía, la canulación de la vena retiniana y otras cirugías complejas.

Sin embargo, aunque hay muchos actores explorando, objetivamente hablando, la mayoría de las empresas todavía se encuentran en la etapa inicial de exploración. Por tanto, la explosión en este campo aún debe esperar a la llegada del momento de la singularidad.

/ 03/ Esperando un momento de singularidad

Antes de que estas innovaciones tecnológicas puedan triunfar, es necesario resolver una serie de problemas complejos.

En primer lugar, necesitamos un enfoque interdisciplinario para resolver eficazmente problemas en los ámbitos clínico y de ingeniería. Aunque el posicionamiento lógico de la función es muy claro (posicionamiento preciso y prevención de fluctuaciones), primero es necesario desarrollar el hardware adecuado. Esta no es una tarea fácil, por ejemplo, algunos robots pueden requerir funciones que ningún brazo robótico existente puede cumplir con requisitos de tan alta precisión. Por lo tanto, debemos comenzar desde lo básico y diseñar de manera completamente independiente, incluida la construcción del sistema de control y el diseño de toda la estructura mecánica.

Al mismo tiempo, el proceso de ensamblar estas piezas de alta precisión para cumplir con los requisitos de uso clínico también es bastante complejo. Por ejemplo, DiShi Medical mencionó que cuando el ojo izquierdo requiere cirugía, la máquina se coloca en el izquierdo; cuando el ojo derecho requiere cirugía, el prototipo se coloca en el derecho. En la práctica, los robots móviles complican la situación. El desafío es que la carrera de movimiento del robot aumenta una distancia interpupilar aunque sea sólo unos pocos centímetros, el cambio en la estructura mecánica provoca un cambio en el peso y la carga correspondiente en el motor también cambia... Muchos componentes clave y mecánicos. Es necesario rediseñar las estructuras.

En segundo lugar, el diseño del robot debe cumplir con las condiciones operativas del médico. Los robots no existen de forma aislada. Una comprensión profunda de las necesidades y los puntos débiles de los médicos es una cuestión de conocimiento clave. Por lo tanto, las empresas necesitan abundantes recursos médicos durante todo el proceso de desarrollo, y los ingenieros profesionales deben trabajar en estrecha colaboración con los cirujanos para completar interacciones efectivas. Al mismo tiempo, deben eliminarse algunas funciones que no satisfacen las necesidades clínicas. estándares relevantes para dispositivos médicos, y tener la capacidad de iterar continuamente.

Incluso si el desarrollo del producto tiene éxito, la comercialización posterior implicará muchas cuestiones, como la educación de los médicos. Básicamente, los robots pueden acortar el proceso de formación de médicos, por ejemplo de 10 a 5 años. Pero todavía queda mucho trabajo por hacer para ganarse la confianza de médicos y pacientes.

En general, el rendimiento del producto es un "1", mientras que cuestiones como la educación de los médicos son un "0". En la actualidad, la tarea principal de los robots de microcirugía es resolver el problema del "1", y sólo entonces podrán estar calificados para hablar de la acumulación de múltiples "0".