La cirugía asistida por computadora ( CAS ) representa un concepto quirúrgico y un conjunto de métodos que utilizan tecnología informática para la planificación quirúrgica y para guiar o realizar intervenciones quirúrgicas. CAS también se conoce como la cirugía asistida por ordenador , la intervención asistida por ordenador , la cirugía guiada por imagen , cirugía digitales y navegación quirúrgica , pero estos son términos que son más o menos sinónimo con el CAS. CAS ha sido un factor líder en el desarrollo de la cirugía robótica .
Cirugía asistida por computadora | |
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ICD-9-CM | 00.3 |
Principios generales
Creando una imagen virtual del paciente
El componente más importante de CAS es el desarrollo de un modelo preciso del paciente. Esto se puede llevar a cabo a través de una serie de tecnologías de imágenes médicas que incluyen tomografía computarizada , resonancia magnética , rayos X , ultrasonido y muchas más. Para la generación de este modelo, la región anatómica que se va a operar debe escanearse y cargarse en el sistema informático. Es posible emplear varios métodos de escaneo, con los conjuntos de datos combinados a través de técnicas de fusión de datos . El objetivo final es la creación de un conjunto de datos 3D que reproduzca la situación geométrica exacta de los tejidos y estructuras normales y patológicos de esa región. De los métodos de exploración disponibles, se prefiere la TC, [1] porque se sabe que los conjuntos de datos de RM tienen deformaciones volumétricas que pueden dar lugar a inexactitudes. Un conjunto de datos de ejemplo puede incluir la recopilación de datos compilados con 180 cortes de CT, separados por 1 mm, cada uno con 512 por 512 píxeles . Los contrastes del conjunto de datos 3D (con sus decenas de millones de píxeles ) proporcionan el detalle de las estructuras de los tejidos duros y blandos y, por lo tanto, permiten que una computadora diferencie y separe visualmente para un ser humano los diferentes tejidos y estructuras. Los datos de imagen tomados de un paciente a menudo incluirán características de referencia intencionales, para poder luego realinear el conjunto de datos virtuales con el paciente real durante la cirugía. Ver registro de pacientes .
Análisis y procesamiento de imágenes
El análisis de imágenes implica la manipulación del modelo 3D del paciente para extraer información relevante de los datos. Usando los diferentes niveles de contraste de los diferentes tejidos dentro de las imágenes, como ejemplos, se puede cambiar un modelo para mostrar solo estructuras duras como huesos, o ver el flujo de arterias y venas a través del cerebro.
Diagnóstico, planificación preoperatoria, simulación quirúrgica
Con un software especializado, el conjunto de datos recopilado se puede representar como un modelo virtual en 3D del paciente, este modelo puede ser manipulado fácilmente por un cirujano para proporcionar vistas desde cualquier ángulo y profundidad dentro del volumen. Así, el cirujano puede evaluar mejor el caso y establecer un diagnóstico más preciso. Además, la intervención quirúrgica se planificará y simulará virtualmente, antes de que tenga lugar la cirugía real (simulación quirúrgica asistida por ordenador [CASS]). Mediante un software específico, el robot quirúrgico se programará para llevar a cabo las acciones planificadas durante la intervención quirúrgica real.
En la cirugía asistida por computadora, la intervención real se define como navegación quirúrgica. Al utilizar el sistema de navegación quirúrgica, el cirujano utiliza instrumentos especiales, que son seguidos por el sistema de navegación. La posición de un instrumento rastreado en relación con la anatomía del paciente se muestra en las imágenes del paciente, mientras el cirujano mueve el instrumento. Por tanto, el cirujano utiliza el sistema para "navegar" por la ubicación de un instrumento. La información que proporciona el sistema sobre la ubicación del instrumento es particularmente útil en situaciones en las que el cirujano no puede ver la punta del instrumento, como en cirugías mínimamente invasivas.
Cirugía robótica
La cirugía robótica es un término que se utiliza para las acciones correlacionadas de un cirujano y un robot quirúrgico (que ha sido programado para realizar determinadas acciones durante el procedimiento de planificación preoperatoria). Un robot quirúrgico es un dispositivo mecánico (que generalmente parece un brazo robótico) controlado por computadora. La cirugía robótica se puede dividir en tres tipos, según el grado de interacción del cirujano durante el procedimiento: controlado por supervisión, telequirúrgico y control compartido. [2] En un sistema controlado por supervisión, el procedimiento es ejecutado únicamente por el robot, que realizará las acciones preprogramadas. Un sistema de telecirugía, también conocido como cirugía remota , requiere que el cirujano manipule los brazos robóticos durante el procedimiento en lugar de permitir que los brazos robóticos trabajen desde un programa predeterminado. Con los sistemas de control compartido, el cirujano realiza el procedimiento con el uso de un robot que ofrece manipulaciones manuales firmes del instrumento. En la mayoría de los robots, el modo de trabajo se puede elegir para cada intervención por separado, dependiendo de la complejidad quirúrgica y las particularidades del caso.
Aplicaciones
La cirugía asistida por computadora es el comienzo de una revolución en la cirugía. Ya hace una gran diferencia en los dominios quirúrgicos de alta precisión, pero también se utiliza en procedimientos quirúrgicos estándar.
Neurocirugía asistida por computadora
Los telemanipuladores se han utilizado por primera vez en neurocirugía, en la década de 1980. Esto permitió un mayor desarrollo en la microcirugía cerebral (compensando 10 veces el temblor fisiológico del cirujano), mayor exactitud y precisión de la intervención. También abrió una nueva puerta a la cirugía cerebral mínimamente invasiva, reduciendo además el riesgo de morbilidad posquirúrgica al evitar daños accidentales en los centros adyacentes.
La neurocirugía asistida por computadora también incluye procedimientos de columna que utilizan sistemas de navegación y robótica. Los sistemas de navegación disponibles actualmente incluyen Medtronic Stealth, BrainLab , 7D Surgical y Stryker ; Los sistemas robóticos actuales disponibles incluyen Mazor Renaissance, MazorX, Globus Excelsius GPS y Brainlab Cirq. [3]
Cirugía oral y maxilofacial asistida por computadora
La navegación del segmento óseo es el abordaje quirúrgico moderno en la cirugía ortognática (corrección de las anomalías de los maxilares y el cráneo), en la cirugía de la articulación temporo-mandibular (ATM) o en la reconstrucción de la cara media y la órbita . [4]
También se utiliza en implantología donde se puede ver el hueso disponible y se puede simular la posición, angulación y profundidad de los implantes antes de la cirugía. Durante la operación, el cirujano es guiado visualmente y mediante alertas sonoras. IGI (Image Guided Implantology) es uno de los sistemas de navegación que utiliza esta tecnología.
Implantología guiada
Se están desarrollando y aplicando nuevos conceptos terapéuticos como la cirugía guiada en la colocación de implantes dentales. La rehabilitación protésica también se planifica y se realiza en paralelo a los procedimientos quirúrgicos. Los pasos de planificación están en primer plano y se llevan a cabo en colaboración con el cirujano, el dentista y el técnico dental. Los pacientes edéntulos, ya sea uno o ambos maxilares, se benefician a medida que se reduce el tiempo de tratamiento.
Con respecto a los pacientes desdentados, el soporte de la prótesis convencional a menudo se ve comprometido debido a una atrofia ósea moderada, incluso si las prótesis se construyen en base a una morfología anatómica correcta.
Mediante tomografía computarizada de haz cónico, se escanean el paciente y la prótesis existente. Además, también se escanea la prótesis sola. Las perlas de vidrio de diámetro definido se colocan en la prótesis y se utilizan como puntos de referencia para la próxima planificación. Los datos resultantes se procesan y se determina la posición de los implantes. El cirujano, utilizando un software desarrollado especial, planifica los implantes basándose en conceptos protésicos teniendo en cuenta la morfología anatómica. Una vez finalizada la planificación de la parte quirúrgica, se construye una guía quirúrgica CAD / CAM para la colocación dental. La férula quirúrgica con soporte mucoso asegura la colocación exacta de los implantes en el paciente. Paralelamente a este paso, se construye la nueva prótesis implantosoportada.
El técnico dental, utilizando los datos resultantes de las exploraciones anteriores, fabrica un modelo que representa la situación después de la colocación del implante. Los compuestos protésicos, pilares, ya están prefabricados. Se puede elegir la longitud y la inclinación. Los pilares se conectan al modelo en una posición teniendo en cuenta la situación protésica. Se registra la posición exacta de los pilares. El técnico dental ahora puede fabricar la prótesis.
El ajuste de la férula quirúrgica está clínicamente probado. Después de eso, la férula se coloca mediante un sistema de pasadores de soporte de tres puntos. Antes de la colocación, se recomienda el riego con un desinfectante químico. Los pasadores se introducen a través de vainas definidas desde el lado vestibular hasta el lado oral de la mandíbula. Se debe considerar la anatomía de los ligamentos y, si es necesario, se puede lograr la descompensación con intervenciones quirúrgicas mínimas. El ajuste adecuado de la plantilla es fundamental y debe mantenerse durante todo el tratamiento. Independientemente de la elasticidad de la mucosa, se logra una fijación correcta y estable a través de la fijación ósea. El acceso a la mandíbula ahora solo se puede lograr a través de los manguitos incrustados en la plantilla quirúrgica. Usando fresas específicas a través de las mangas, se elimina la mucosa. Cada fresa utilizada lleva un manguito compatible con los manguitos de la plantilla, lo que garantiza que se logre la posición final pero que no se pueda seguir avanzando en el reborde alveolar. El procedimiento adicional es muy similar a la colocación de implantes tradicional. El orificio piloto se perfora y luego se expande. Con la ayuda de la férula, finalmente se colocan los implantes. Después de eso, se puede quitar la férula.
Con la ayuda de una plantilla de registro, los pilares se pueden unir y conectar a los implantes en la posición definida. Se deben conectar no menos de un par de pilares simultáneamente para evitar cualquier discrepancia. Una ventaja importante de esta técnica es el posicionamiento paralelo de los pilares. Es necesario un control radiológico para verificar la correcta colocación y conexión del implante y el pilar.
En un paso posterior, los pilares se cubren con casquillos cónicos de oro, que representan las coronas secundarias. Cuando sea necesario, la transición de las tapas de cono de oro a la mucosa se puede aislar con anillos de dique de goma.
La nueva prótesis corresponde a una prótesis total convencional pero la base contiene cavidades para que se puedan incorporar las coronas secundarias. La prótesis se controla en la posición terminal y se corrige si es necesario. Las cavidades se rellenan con un cemento autopolimerizable y la prótesis se coloca en posición terminal. Después del proceso de autopolimerización, los casquillos de oro se cementan definitivamente en las cavidades de la prótesis y la prótesis ahora se puede quitar. Se puede eliminar el exceso de cemento y es posible que sea necesario realizar algunas correcciones, como pulir o rellenar las coronas secundarias. La nueva prótesis se ajusta mediante una construcción de coronas telescópicas de doble cono. En la posición final, la prótesis se abotona sobre los pilares para asegurar una sujeción adecuada.
En la misma sesión, el paciente recibe los implantes y la prótesis. No es necesaria una prótesis provisional. La extensión de la cirugía se mantiene al mínimo. Debido a la aplicación de la férula, no es necesario un reflejo de los tejidos blandos. El paciente experimenta menos sangrado, hinchazón y malestar. También se evitan complicaciones como lesiones en estructuras vecinas. Al utilizar imágenes en 3D durante la fase de planificación, la comunicación entre el cirujano, el dentista y el técnico dental está altamente respaldada y cualquier problema puede detectarse y eliminarse fácilmente. Cada especialista acompaña todo el tratamiento y se puede realizar interacción. Como el resultado final ya está planificado y toda la intervención quirúrgica se lleva a cabo de acuerdo con el plan inicial, la posibilidad de cualquier desviación se mantiene al mínimo. Dada la eficacia de la planificación inicial, la duración total del tratamiento es más corta que cualquier otro procedimiento de tratamiento.
Cirugía otorrinolaringológica asistida por computadora
La cirugía guiada por imágenes y CAS en otorrinolaringología generalmente consiste en navegar por datos de imagen preoperatorios como la TC o la TC de haz cónico para ayudar a localizar o evitar regiones anatómicamente importantes como el nervio óptico o la apertura de los senos frontales. [5] Para su uso en cirugía del oído medio, ha habido algunas aplicaciones de la cirugía robótica debido al requisito de acciones de alta precisión. [6]
Cirugía ortopédica asistida por computadora (CAOS)
La aplicación de la cirugía robótica está muy extendida en ortopedia, especialmente en intervenciones de rutina, como el reemplazo total de cadera [7] o la inserción de tornillos pediculares durante la fusión espinal. [8] También es útil para planificar previamente y guiar la posición anatómica correcta de los fragmentos óseos desplazados en fracturas, permitiendo una buena fijación por osteosíntesis , especialmente para huesos malrotados . Los primeros sistemas CAOS incluyen HipNav , OrthoPilot y Praxim. Recientemente, se han desarrollado herramientas de navegación mini-ópticas llamadas Intellijoint HIP para procedimientos de artroplastia de cadera. [9]
Cirugía visceral asistida por computadora
Con el advenimiento de la cirugía asistida por computadora, se han logrado grandes avances en la cirugía general hacia enfoques mínimamente invasivos. La laparoscopia en cirugía abdominal y ginecológica es uno de los beneficiados, permitiendo a los robots quirúrgicos realizar operaciones de rutina, como colecistectomías, o incluso histerectomías. En la cirugía cardíaca, los sistemas de control compartido pueden realizar el reemplazo de la válvula mitral o la estimulación ventricular mediante pequeñas toracotomías. En urología, los robots quirúrgicos contribuyeron en los abordajes laparoscópicos para pieloplastia o nefrectomía o intervenciones prostáticas. [10] [11]
Intervenciones cardíacas asistidas por computadora
Las aplicaciones incluyen fibrilación auricular y terapia de resincronización cardíaca. La resonancia magnética o la tomografía computarizada preoperatoria se utilizan para planificar el procedimiento. Las imágenes preoperatorias, los modelos o la información de planificación se pueden registrar en una imagen fluoroscópica intraoperatoria para guiar los procedimientos.
Radiocirugía asistida por computadora
La radiocirugía también está incorporando sistemas robóticos avanzados. CyberKnife es un sistema que tiene un acelerador lineal ligero montado en el brazo robótico. Se orienta hacia los procesos tumorales, utilizando las estructuras esqueléticas como sistema de referencia (Sistema de Radiocirugía Estereotáxica). Durante el procedimiento, se utilizan rayos X en tiempo real para colocar con precisión el dispositivo antes de administrar el haz de radiación. El robot puede compensar el movimiento respiratorio del tumor en tiempo real. [12]
Ventajas
CAS comienza con la premisa de una visualización mucho mejor del campo operatorio, lo que permite un diagnóstico preoperatorio más preciso y una planificación quirúrgica bien definida, mediante el uso de la planificación quirúrgica en un entorno virtual preoperatorio . De esta forma, el cirujano puede evaluar fácilmente la mayoría de las dificultades y riesgos quirúrgicos y tener una idea clara de cómo optimizar el abordaje quirúrgico y disminuir la morbilidad quirúrgica. Durante la operación, la guía por computadora mejora la precisión geométrica de los gestos quirúrgicos y también reduce la redundancia de los actos del cirujano. Esto mejora significativamente la ergonomía en el quirófano, disminuye el riesgo de errores quirúrgicos, reduce el tiempo operatorio y mejora el resultado quirúrgico. [13]
Desventajas
Hay varias desventajas de la cirugía asistida por computadora. Muchos sistemas tienen costos de millones de dólares, lo que los convierte en una gran inversión incluso para los grandes hospitales. Algunas personas creen que las mejoras en la tecnología, como la retroalimentación háptica, el aumento de la velocidad del procesador y un software más complejo y capaz, aumentarán el costo de estos sistemas. [14] Otra desventaja es el tamaño de los sistemas. Estos sistemas tienen huellas relativamente grandes. Ésta es una desventaja importante en los quirófanos de hoy ya abarrotados. Puede resultar difícil tanto para el equipo quirúrgico como para el robot entrar en el quirófano. [14]
Ver también
- Advanced Simulation Library [15] es un software de simulación multifísica acelerado por hardware
Referencias
- ^ Mischkowski RA, Zinser MJ, Ritter L, Neugebauer J, Keeve E, Zoeller JE (2007b) Navegación intraoperatoria en el área maxilofacial basada en imágenes 3D obtenidas por un dispositivo de haz cónico. Int J Oral Maxillofac Surg 36: 687-694
- ^ Bale RJ, Melzer A et al .: Robótica para procedimientos intervencionistas. Boletín de la Sociedad Europea de Radiología Cardiovascular e Intervencionista, 2006
- ^ Malham, Gregory M; Wells-Quinn, Thomas (2019). "¿Qué debería comprar mi hospital a continuación? —Guías para la adquisición y aplicación de imágenes, navegación y robótica para cirugía de columna" . J Spine Surg . 5 (1): 155-165. doi : 10.21037 / jss.2019.02.04 . PMC 6465454 . PMID 31032450 .
- ^ Marmulla R, Niederdellmann H: navegación del segmento óseo asistida por computadora. J Cranio-Maxillofac Surg 26: 347-359, 1998
- ^ Resección quirúrgica de tumor endonasal mínimamente invasivo
- ^ Berlinger NT: Cirugía robótica: apretar en lugares estrechos . Revista de Medicina de Nueva Inglaterra 354: 2099-2101, 2006
- ^ Haaker RG, Stockheim M, Kamp M, Proff G, Breitenfelder J, Ottersbach A: La navegación asistida por computadora aumenta la precisión de la colocación de los componentes en la artroplastia total de rodilla. Clin Orthop Relat Res 433: 152-9, 2005
- ^ Manbachi A, Cobbold RS, Ginsberg HJ: "Inserción guiada de tornillos pediculares: técnicas y entrenamiento". Spine J. Enero de 2014; 14 (1): 165-79.
- ^ Paprosky WG, Muir JM. Intellijoint HIP®: una mini herramienta de navegación óptica 3D para mejorar la precisión intraoperatoria durante la artroplastia total de cadera. Dispositivos médicos (Auckl). 18 de noviembre de 2016; 9: 401-408.
- ^ Muntener M, Ursu D, Patriciu A, Petrisor D, Stoianovici D: Cirugía robótica de próstata. Expert Rev Med Devices 3 (5): 575-84
- ^ Guillonneau, Bertrand: ¿Qué robótica en urología? Un punto de vista actual. Urología europea. 43: 103-105 2003
- ^ Schweikard, A., Shiomi, H. y Adler, J. (2004). Seguimiento de la respiración en radiocirugía. Física médica, 31 (10), 2738-2741.
- ^ Patil, NR; Dhandapani, S; et al. (Octubre de 2020). "Impacto independiente diferencial del uso intraoperatorio de navegación y endoscopios angulados sobre el resultado quirúrgico de la endoscopia endonasal para tumores pituitarios: un estudio prospectivo" . Neurosurg Rev . doi : 10.1007 / s10143-020-01416-x . PMID 33089448 .
- ^ a b Lanfranco, Anthony. "Cirugía robótica: una perspectiva actual" .
- ^ "ASL: simulación de cambio cerebral intraoperatorio" .
enlaces externos
Medios relacionados con la cirugía asistida por ordenador en Wikimedia Commons