La robótica al servicio de la saludLa robótica ha venido a revolucionar el campo de la medicina y actualmente posee diversas aplicaciones al servicio de la salud.

Aunque muchas de estas aplicaciones están aún en fase de prueba e investigación, muchas otras ya se emplean alrededor del mundo con resultados muy satisfactorios.

Algunas aplicaciones de la robótica en medicina incluyen:

Cirugías robóticas

La robótica ha venido ha transformar las prácticas quirúrgicas convencionales, reduciendo los márgenes de error en las intervenciones.

La idea de usar robots en el campo de la cirugía, surgió hace muchos años en el Departamento de Defensa de los EE.UU., que buscaba desarrollar máquinas que pudiesen transmitir movimientos y conocimientos a distancia para utilizarlas en el campo de batalla.

Hoy en día la cirugía robótica es una realidad, que permite al médico operar desde la habitación contigua o bien a muchos kilómetros del paciente. Así se habla del tele cirugía y del tele diagnóstico.

La cirugía robótica ofrece al paciente muchos beneficios, entre ellos: una internación más corta, menos dolor, cicatrices más pequeñas, menor pérdida de sangre, menos transfusiones, menor riesgo de infección, recuperación más rápida.

La robótica permite a los cirujanos lograr una mayor precisión en las intervenciones y les permite explorar el campo quirúrgico con la ayuda de una magnificación similar a la que existe en la microcirugía.

Robots asistencialesLos robots asistenciales están concebidos para aliviar la presión en los hospitales, permitiendo con ello al staff médico dedicar más tiempo a la atención de los pacientes. Estos enfermeros robóticos estarían equipados para realizar diversas tareas básicas como: tareas de limpieza, de información, repartir medicinas entre los pacientes, controlar la temperatura remota con termómetros láser, orientar a las visitas a través del hospital, entre otros.

Robot-prótesisLas prótesis inteligentes se utilizan desde hace ya varios años, permitiendo la restitución de partes dañadas del aparato locomotor.

Exoesqueletos y órtesis activasSon dispositivos biónicos avanzados, que se adjuntan al cuerpo para mejorar y potenciar las capacidades de éste. Se les denomina también “ropa-robótica” y benefician a las personas discapacitadas, ayudándoles a mejorar su calidad de vida y desplazamiento.

Robótica terapéuticaSe utiliza en el ámbito hospitalario, ambulatorio o domiciliario para proveer una rehabilitación acelerada a pacientes que han sufrido enfermedades o accidentes que les han mermado sus funciones motoras.

El campo de la robótica de la rehabilitación incluye: miembros artificiales, robots de soporte a terapias de rehabilitación o robots que proveen asistencia personal en hospitales.

Simuladores de realidad virtualSe emplean para poder entrenar a las doctores en cirugías de invasión mínima u otras aplicaciones.

Robots para almacenaje y distribución de medicamentosSe emplean para repartir medicamentos en las farmacias y hospitales. Contribuyen a disminuir los errores, aumentando la seguridad de la dosificación y la dispensación de medicamentos.

Como podemos ver, el campo de acción de la robótica en el área de la medicina y la salud es bastante amplio y apunta a seguir creciendo cada día más. Quizá la única desventaja en la actualidad, es que es una tecnología bastante costosa a la que pocos tienen acceso.

Prospectiva, robótica avanzada y salud labora

Resumen: o La implantación progresiva y masiva de la robótica en el seno de las

empresas transforma numerosos puestos de trabajo, y añade nuevos riesgos laborales no conocidos con anterioridad a su uso generalizado.

La implantación masiva de robots y sistemas automáticos de trabajo en la industria (y progresivamente en los servicios) es un rasgo característico de las economías tecnológicas avanzadas. La desaparición de puestos de trabajo peligrosos para la salud, que pasan a ser desempeñados por robots, va unida a las transformaciones en la organización de las empresas, y a una modificación de los lugares de trabajo, en función de la presencia de dichos robots y sistemas automáticos de trabajo. El crecimiento del mercado de robots se caracteriza por el desarrollo e implantación de robots industriales y de servicios cada vez más autónomos, que interactúan en contextos abiertos, y que son capaces de navegar en entornos no conocidos previamente. Su implantación en nuevos ámbitos de actividad puede generar nuevos riesgos laborales, a la vez que transformará nuestras actividades productivas y de servicios.

En las últimas décadas, ha crecido la conciencia crítica ante las consecuencias de la implantación de las nuevas tecnologías, dando lugar a todo un área de estudios Inter disciplinares que investigan los efectos de las nuevas tecnologías, los intereses sociales en conflicto, y las diferentes metodologías de evaluación de impactos que deben utilizarse para evaluar las consecuencias de la adopción de cada tecnología específica. Y se han desarrollado diversas metodologías de investigación prospectiva, que comparten un objetivo común: reducir la incertidumbre, desarrollando un conjunto de conocimientos que permitan aumentar nuestra capacidad de predecir y de intervenir en la construcción del futuro.

Desde esta perspectiva, dentro del Grupo de Estudio Sobre Tendencias Sociales se ha desarrollado un estudio Delphi sobre los impactos de la Robótica y la Automatización Avanzada en el trabajo, en el que se aborda un conjunto de impactos hasta ahora no analizado en otros estudios Delphi internacionales, como los relativos a la transformación de las condiciones de trabajo y sus efectos sobre la salud. En este artículo presentamos algunos de los resultados de esta investigación: las tendencias previstas por los expertos en la organización de las empresas, y los impactos previstos por los expertos en la salud y los riesgos laborales de los trabajadores, en función de la incorporación de sistemas automáticos y robotizados

La robótica al servicio de la saludEl INAOE de México busca "popularizar la robótica" con usos como la vigilancia o la recuperación fisioterapéutica

Grupo de Robótica de la Coordinación de Ciencias Computacionales. DICYT

BGA/OEI-AECID/DICYT La robótica logra cada vez más aplicaciones con utilidades impensables hace pocos años, y que ahora se ocupan de tareas tan dispares como pueden ser la vigilancia y control o la recuperación fisioterapéutica de las personas. Este es el caso del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica de México cuenta con un Laboratorio de Robótica encabezado por El Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica de México cuenta con un Laboratorio de Robótica encabezado por tres investigadores Eduardo Morales, Luis Enrique Sucar y Angélica Muñoz, que trabaja bajo el lema fundamental de lograr la "popularización de la robótica".

En este sentido, los responsables del laboratorio, integrado por tres doctores, tres investigadores postdoctorales y cuatro doctorándoos, señalan que parte de su labor tiene por objeto solucionar problemas de interacción entre los humanos y su entorno, planteando robots capaces de llevar a cabo asistencia a enfermos y personas mayores, un sector de la población en aumento que requiere de unos cuidados intensivos.

Otra de las líneas de investigación que mantienen está dedicada a la robótica industrial, área en la que tratan de diseñar ingenios cuyas tareas específicas se desarrollen en entornos controlados y que sean capaces de moverse identificando los planos y desarrollando sistemas de orientación. Este mismo grupo, también busca el modo de adaptar sus diseños robóticos a ambientes dinámicos, de modo que el robot sea capaz de interactuar con su entorno asimilando posibles cambios que hayan tenido lugar en el mismo, de los cuáles pueda no haber sido avisado en forma de programación, teniendo el ingenio que reprogramarse él mismo en el momento de su actuación.

La interacción con los humanos es otro de los campos en los que trabajan estos investigadores, lo que según explican, resulta un área especialmente complicada aplicable, específicamente, en áreas de seguridad en el reconocimiento de personas. Para ello tratan de diseñar un software capaz de registrar la información y los datos y guardar los puntos característicos de cada uno, para después ser capaz de reconocer a esas personas aunque se hayan producido cambios puntuales en su físico. Para esto, según explican los propios investigadores, se emplean programas que toman como referencia puntos de nuestra anatomía que no varían pese a los posibles cambios externos, como son la distancia entre los ojos y la nariz.

El Laboratorio de Robótica cuenta también con otro proyecto que ya está obteniendo resultados

positivos en su aplicación y es la creación de videojuegos capaces de ayudar en la rehabilitación fisioterapéutica de personas que han padecido algún problema. Estos juegos están basados en el reconocimiento del movimiento y permiten hacer ejercicios similares a la terapia tradicional, sólo que además presentan el aliciente y la motivación de interactuar con un ordenador.

Entre las aplicaciones disponen de diez ejercicios que reproducen actividades cotidianas como freír un huevo o jugar al baloncesto. Mediante los esfuerzos que el ordenador le pide al usuario, se logra hacer ejercicio, de modo que los pacientes realizan su rehabilitación de un modo más ameno, mediante juegos.

El desarrollo del proyecto ha ocupado tres años de investigaciones y, ha dado como fruto tres tesis doctorales. Actualmente, trabajan en mejorar los desarrollos con la Universidad de California y cuentan también con el apoyo del Instituto Nacional de Neurología y Neurocirugía, en concreto con Manuel Velasco Suárez, para realizar las pruebas en pacientes.

La robótica al servicio de la salud

La cirugía de telepresencia también llamada cirugía robótica o cirugía asistida por computadoras es un sistema interactivo computarizado, tan veloz e intuitivo, que la computadora desaparece de la mente del cirujano, dejando como real el entorno generado por el sistema.

A través de la realidad virtual, el cirujano determina las maniobras que el robot ejecutará en el paciente. La consola de mando donde trabaja el cirujano puede situarse en el mismo quirófano, y eventualmente en otro lugar de la misma ciudad o incluso en otro país.

La cirugía robótica o cirugía de telepresencia está basada en dos conceptos fundamentales que son:

• Realidad virtual

• Cibernética

• Se habla de realidad virtual porque se logran los efectos de inmersión en 3a. dimensión, navegación, interacción y simulación, sólo que ésta es sustituida por tiempo real, es decir lo que se ve en 3a. dimensión en el monitor, es real y lo que se toca a través del robot, también es real.

• En cuanto a cibernética, es la rama de la informática que digitaliza el movimiento y se divide en tres áreas importantes que son: autómata, biónica y robótica. Esta última estudia el desarrollo de robots que son mecanismos articulados programados, con partes mecánicas, motores, grados de libertad, cámaras, sensores, transductores, almacenamiento de información, programas especializados para procesamiento de datos, optimización de funciones e interfaces conectados a elementos ejecutores de tareas específicas.

• Los robots pueden ser autónomos, los que necesitan de un programa diseñado para realizar ciertas actividades y esclavos, los que no tienen capacidad de movimiento autónomo y son absolutamente dependientes.

• En la cirugía de telepresencia se utiliza un robot esclavo que no puede hacer ningún tipo de movimiento sin las órdenes del cirujano; es decir que es absolutamente dependiente del juicio, de los conocimientos y de la habilidad del médico. Consta de una estructura que semeja la anatomía de los brazos humanos, capaz de imitar los movimientos de diversas articulaciones como las del hombro, codo, muñeca y manos.

• Se habla de realidad virtual porque se logran los efectos de inmersión en 3a. dimensión, navegación, interacción y simulación, sólo que ésta es sustituida por tiempo real, es decir lo que se ve en 3a. dimensión en el monitor, es real y lo que se toca a través del robot, también es real.

• En cuanto a cibernética, es la rama de la informática que digitaliza el movimiento y se divide en tres áreas importantes que son: autómata, biónica y robótica. Esta última estudia el desarrollo de robots que son mecanismos articulados programados, con partes mecánicas, motores, grados de libertad, cámaras, sensores, transductores, almacenamiento de información, programas especializados para procesamiento de datos, optimización de funciones e interfaces conectados a elementos ejecutores de tareas específicas.

• Los robots pueden ser autónomos, los que necesitan de un programa diseñado para realizar ciertas actividades y esclavos, los que no tienen capacidad de movimiento autónomo y son absolutamente dependientes.

• En la cirugía de telepresencia se utiliza un robot esclavo que no puede hacer ningún tipo de movimiento sin las órdenes del cirujano; es decir que es absolutamente dependiente del juicio, de los conocimientos y de la habilidad del médico. Consta de una estructura que semeja la anatomía de los brazos humanos, capaz de imitar los movimientos de diversas articulaciones como las del hombro, codo, muñeca y manos. • El robot esclavo se encuentra constituido por tres brazos, uno de ellos contiene el manipulador para la cámara y los otros dos, los manipuladores de instrumentos que reproducen los movimientos de las manos del cirujano realizados desde la consola.

Cada brazo robótico está constituido por un circuito impreso, un adapatador de interface remoto, motores, poleas, líneas de angulación y articulaciones, que pueden realizar movimientos con siete grados de libertad.

El robot esclavo se encuentra conectado a la computadora y a la consola por medio de cables, está montado en un soporte rodable, que permite instalarlo al lado de la mesa de operaciones. • Los instrumentos son: tijera, bisturí, diferentes tipos de pinzas, ganchos, disectores y porta-agujas; todos ellos están dotados de retroalimentación táctil electrónica que transmite las sensaciones de presión, resistencia, flexibilidad, etc., permitiendo al cirujano "sentir" la cirugía. Estos instrumentos tienen una libertad de movimiento de cuatro grados y pueden intercambiarse durante la cirugía con la ayuda de la enfermera instrumentista, Asistente del Cirujano o de un Ingeniero Biomédico.

• Los brazos de un ser humano tienen 29 grados de libertad de movimiento que realizan en tres planos cartesianos; por lo que puede realizar 594,823,321 movimientos. D’VINCI tiene 7 grados de libertad de movimientos en tres planos cartesianos o sea 117,649 movimientos, esto es el 0.019% del total de la capacidad del brazo del ser humano, cercano al que utiliza el cirujano en una cirugía convencional. Esta cifra es muy superior comparada con los 3 grados de libertad y 729 movimientos que podemos realizar con los instrumentos de cirugía laparoscópica convencional, y que representa el 0.00012% del total de la capacidad del brazo humano y 0.61 % de la capacidad del robot D’Vinci. • Una computadora con procesador Pentium de 200 megaHertz y 64 megabytes de memoria RAM y 20 procesadores Sharc en el controlador constituyen el sistema. Usando esta interface es como el cirujano puede realizar la cirugía, ampliando o disminuyendo sus movimientos en escalas de (1: 1, 1 :3, 1 :5), reposicionando la cámara. La interface controla y mantiene la localización precisa de cada uno de los 48 motores (seis veces el número de motores de un robot estándar). El software implícito en esta interface garantiza la seguridad del paciente, pues si el cirujano hace un movimiento brusco, el sistema frena automáticamente, incluso elimina el temblor de las manos del cirujano y por lo tanto equilibra sus habilidades y potencía la precisión en sus acciones. • El sistema de obtención de imagen es muy parecido al sistema convencional utilizado en cirugía laparoscópica; pero en 3a. dimensión real. Consta de una cámara doble que le permite obtener dos señales de video (canal derecho e izquierdo), que al integrarse conforman una señal de video estereoscópica, que es proyectada por dos monitores de alta resolución a un sistema conocido como "caja de espejos" para crear 3a. dimensión real, misma que provee al cirujano de la sensación de "inmersión" en el campo quirúrgico. Cuando el cirujano mueve la cámara en el campo operatorio, consigue el efecto conocido como "navegación".

El cirujano se sienta cómodamente en una silla que puede ajustar a su altura y con el acercamiento que desee con respecto a la consola maestra, coloca su cabeza de manera que sus ojos se ajusten a los visores que le permiten ver imágenes reales del interior del paciente en 3a. dimensión.

El asistente del cirujano hace la incisión en un lugar determinado, cerca del órgano que se va a intervenir, e introduce los instrumentos del robot. El robot posee tres brazos, uno contiene la cámara y los otros dos portan el instrumental.

Mediante la cámara telescópica, el cirujano puede "navegar" dentro del cuerpo del enfermo, localizar el órgano afectado e interactuar con tijeras, pinzas, pinzas de

sujeción, bisturí, electro cauterio, láser, disectores ultrasónicos y otros recursos quirúrgicos. El cirujano siempre está viendo los instrumentos que utiliza a través de los monitores.

Los movimientos de los brazos del robot, se originan en las manos del especialista por medio de instrumental igual al de una cirugía convencional, que se encuentra conectado en la consola maestra y que al moverlo genera comandos reales que pasan por un sistema avanzado de cómputo donde son digitalizados y editados a la velocidad de la luz, para luego transmitirlos al robot que ejecutará lo dispuesto.

Los instrumentos que se encuentran en los extremos de los brazos del robot son cambiados manualmente por el asistente a la orden del cirujano. Al equipo quirúrgico moderno se ha integrado un Ingeniero Biomédico que controla los sistemas de cómputo y los sistemas de alta tecnología con los que hoy se realizan complejas intervenciones quirúrgicas.

• Permite una mayor precisión en los movimientos. El robot ejecuta las acciones que le son ordenadas por el médico, editándola por medio de un sistema de cómputo, es decir eliminando errores como el temblor que la mano humana tiene por naturaleza.

• Posee un sistema de movimientos a escala de 1 a 1, de 1 a .3 y de 1 a .5, que les permite a los cirujanos hacer cirugía de alta precisión.

• Las imágenes por medio de los visores telescópicos logran aumentar hasta 20 veces el tamaño normal, lo que permite al cirujano ver los órganos con más detalle.

• Disminuye el sufrimiento de los pacientes, pues las incisiones que se realizan son entre 5 y 10 milímetros de diámetro, lo que representa suficiente espacio para permitir la entrada de los instrumentos del robot.

• Reduce el tiempo de estancia hospitalaria de los pacientes, quienes pueden reincorporarse a sus actividades normales en un lapso no mayor a siete días.

• Otorga mayor libertad de movimiento al cirujano que en una cirugía Laparoscópica tradicional.

• Permite realizar operaciones a distancia, lo cual evita desplazarse tanto al paciente como al médico que la efectúa. La siguiente frontera

La miniaturización de la tecnología digitalizada, llamada micro y nanotecnología, aunado a la cristalización de proyectos de cirugía de telepresencia, plantean las bases para el desarrollo de la micro y nanorobótica, en este momento existe la capacidad para realizar micromanipulación entre 10 y 150 micras. Paralelamente el proyecto Genoma, fantástico esfuerzo científico para conocer el contenido de la información genética de los seres humanos, del que se esperan mejores resultados para el 2005 y que eventualmente sería el campo más promisorio para la tecnología de digitalización del movimiento, dada su capacidad de alta precisión en nanomanipulación.