Avances tecnológicos en cirugía laparoscópica asistida por robot

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1 Avances tecnológicos en cirugía laparoscópica asistida por robot Gerald Y. Tan, MBCHB,MRCSED,MMED,FAMS a,c, Raj K. Goel, MD,FRCSC b, Jihad H. Kaouk, MD b, Ashutosh K. Tewari, MD, MCH a, PALABRAS CLAVE Robot Puerto único NOTES Háptica Simulador Laparoscópico Navegación Telestración Este artículo no ha sido certificado por la financiación de categoría 1 para PRA de la AMA, puesto que en el original los nombres comerciales estaban incluidos en el contenido académico. El Accreditation Council for Continuing Medical Education exige el uso de nombres genéricos para clases de fármacos/productos así como la nomenclatura de las opciones terapéuticas en la educación médica continuada. Si desea más información, entre en y revise las normas para el apoyo comercial (Standards for Commercial Support). A pesar de encontrarse relativamente en su primera fase de desarrollo, la cirugía laparoscópica ha transformado radicalmente el paisaje de la urología quirúrgica. La aparición, con el nuevo milenio, de la robótica quirúrgica supuso un salto espectacular para los urólogos que realizan intervenciones mínimamente invasivas, que la usaron con éxito comenzando por la prostatectomía radical asistida por robot. Desde entonces, se ha producido una explosión sin precedentes en el uso de la robótica en otras intervenciones urológicas y oncológicas reconstructivas, habiéndose realizado más de prostatectomías radicales asistidas con el robot da Vinci s en EE. UU. en y más de en todo el mundo en 2008 (datos no publicados, Intuitive Surgical, Inc., 2008). La creciente popularidad de la cirugía laparoscópica asistida por robot parece haber arraigado también en Europa y otras partes del mundo, y en los campos de la cirugía cardiotorácica, ginecológica y general. 2 4 Este nuevo paradigma viene impulsado por los grandes avances en la tecnología robótica y en sus diversas aplicaciones en cirugía urológica. Este artículo constituye, por tanto, una oportuna revisión de las innovaciones más prometedoras aparecidas hasta ahora y de las posibilidades futuras que se El Dr. Tewari ha recibido una beca de investigación del Intuitive Surgical, Inc. El Dr. Tan recibe apoyo financiero de la Ferdinand C. Valentine Fellowship in Urologic Research, de la Academy of Medicine de Nueva York y de la Medical Research Fellowship del National Medical Research Council de Singapur. El Dr. Kaouk actúa como supervisor del Intuitive Surgical Inc. a Brady Foundation Department of Urology, Weill Medical College of Cornell University, New York Presbyterian Hospital, 525 East 68th Street, Starr 900, New York, NY 10065, USA b Glickman Urological and Kidney Institute, Cleveland Clinic Foundation, 9500 Euclid Avenue, Cleveland, OH 44195, USA c Department of Urology, Tan Tock Seng Hospital, 11 Jalan Tan Tock Seng, Singapore , Singapore. T Autor para correspondencia. Dirección electrónica: ashtewarimd@gmail.com (A.K. Tewari). Urol Clin N Am 36 (2009) Elsevier España, S.L. Reservados todos los derechos. clinicasdenorteamerica.com

2 238 Tan et al. abren para la cirugía asistida por robot y asistida por ordenador en nuestra especialidad. EVOLUCIÓN DE LOS SISTEMAS ROBÓTICOS UROLÓGICOS Y ÚLTIMOS AVANCES Los sistemas robóticos urológicos utilizados en los últimos años constan básicamente de un ordenador con capacidad de imagen en tiempo real acoplado a varias unidades efectoras que ejecutan tareas específicas. Los robots off-line (es decir, de recorrido fijo) son sistemas automatizados que ejecutan movimientos precisos dentro de unos confines especificados basados en estudios de imagen preprogramados obtenidos antes de la cirugía, y actúan independientemente, sin necesidad de intervención activa por parte del cirujano. 5 Entre ellos están: 1) los robots para acceso prostático, como el ProBot (prototipo de un equipo del Imperial College, Londres, no disponible comercialmente ni manufacturado), un dispositivo para resección robótica con 7 gl, y varios sistemas de biopsia de próstata robótica, 6 8 y2)sistemas de acceso renal como los robots PAKY-RCM y Acubot (prototipos desarrollados por Stoianovici et al.), para acceso percutáneo preciso al riñón. 9,10 Por su parte, los sistemas robóticos on-line están diseñados para replicar los movimientos del cirujano en tiempo real en el campo quirúrgico, con mayor precisión, eliminación del temblor y escalado del movimiento, si es necesario. Estos robots dirigidos por el cirujano pueden dividirse en manipuladores endoscópicos y sistemas amo-esclavo. Los manipuladores endoscópicos, como el Automated Endoscopic System for Optimal Positioning (AESOP) y el Naviot, cuentan con la ventaja de su menor precio y tamaño y su mayor facilidad de instalación en forma estable y ajustable, pero su utilidad es limitada en intervenciones complejas. 5 Los sistemas amo-esclavo, como el ahora obsoleto Zeus y el sistema da Vinci s,constandeuna consola quirúrgica computarizada conectada a un manipulador endoscópico con dos o tres brazos robóticos para manejar los instrumentos. El control manual preciso de los instrumentos quirúrgicos a través de la consola elimina el temblor y permite el escalado del movimiento, a través del cual los movimientos del cirujano pueden ser ampliados o reducidos. El sistema robótico de mayor éxito comercial hasta la fecha ha sido el da Vinci s, 11 delcualsehaninstalado más de equipos en hospitales de todo el mundo. Desde su aparición las ventajas del sistema da Vinci s sobre la laparoscopia convencional fueron evidentes: ergonomía, imagen ampliada del campo quirúrgico bajo control directo del cirujano desde la consola y aumento de la soltura, de la precisión y del control de los movimientos quirúrgicos. El equipo consta de un carro situado junto al paciente, con tres o cuatro brazos manipuladores robóticos, conectado a una consola central. Las imágenes binoculares obtenidas por la lente de la cámara laparoscópica (01 o301) son integradas por el ordenador para crear una imagen tridimensional (3 D) compuesta cuando se observa a través del visor de inmersión estéreo de la consola. Los instrumentos quirúrgicos patentados poseen articulaciones adicionales (EndoWrist) que permiten 7 gl de movimientos, lo que permite al cirujano realizar suturas y disecciones intracorpóreas de forma intuitiva sin esfuerzo en las intervenciones mínimamente invasivas. En su versión actual, el da Vinci s SHDSurgical System integra la capacidad de visión 3 D en alta definición con la plataforma robótica, lo que permite duplicar la resolución de la imagen y mejorar la claridad y el detalle de los planos tisulares (fig. 1). Su zoom digital reduce interferencias entre el endoscopio y los instrumentos, y el monitor táctil integrado permite la telestración para mejorar la supervisión y la comunicación en equipo. Además, el visor estéreo multientrada TilePro s permite visualizar a la vez múltiples imágenes de vídeo en la consola del cirujano, integrando imágenes de ecografía, tomografía computarizada (TC) y resonancia magnética (RM) del paciente. En la actualidad también se dispone de instrumentos de largo alcance para acceso a todos los cuadrantes, con un 50% más de capacidad de inclinación y viraje, y cuatro veces mayor volumen de trabajo. 12 El menor número de conexiones con cable entre los componentes ha ayudado también a reducir el tiempo de instalación, y una conexión de fibra óptica en la plataforma quirúrgica ofrece la posibilidad de teletutoría remota. A pesar de estas innovaciones técnicas, todavía existen algunas limitaciones. En primer lugar, el da Vinci s S HD Surgical System no puede proporcionar información táctil al cirujano de la consola, por lo que este debe basar sus decisiones intraoperatorias sólo en las señales ópticas visualizadas durante la disección quirúrgica. En segundo lugar, el gran tamaño del robot crea dificultades para el personal del quirófano al instalar y recolocar el robot durante intervenciones complejas. En tercer lugar, no existen aún tecnologías de simulación para los cirujanos y residentes que deseen familiarizarse con la consola robótica, siendo la asistencia a cursos de formación de naturaleza puramente didáctica la única opción disponible en la actualidad. Por último, el elevado coste de esta tecnología podría limitar o retardar la adopción a mayor escala internacional de la cirugía laparoscópica asistida por robot. A continuación daremos un repaso a algunos de los avances tecnológicos más interesantes que prometen superar algunos de estos problemas técnicos y ayudar a generalizar la práctica de la cirugía robótica. MINIATURIZACIÓN DE LA PLATAFORMA ROBÓTICA El diseño actual del carro robótico da Vinci se basa en la plataforma laparoscópica tradicional, que

3 Avances tecnológicos en cirugía laparoscópica asistida por robot 239 Figura 1. (A) Consola del cirujano, carro del paciente y brazos robóticos del da Vinci s S HD Surgical System. (B) Imágenes en tiempo real 3 D de alta resolución del campo quirúrgico tal como se ve a través del visor de inmersión. (C) EndoWrist capaz de 7 gl de movimiento. (D) La pantalla de vídeo táctil integrada TilePro s interactiva permite la telestración y supervisión durante la cirugía, además de presentar datos clínicos e imágenes preoperatorias. (Por cortesía de Intuitive Surgical, Inc., Sunnyvale, CA; con autorización.) utiliza instrumentos rígidos rectos introducidos intracorpóreamente a través de pequeñas incisiones por el cirujano, quien maneja los instrumentos desde el exterior del cuerpo del paciente. En consecuencia, el sistema da Vinci s actual ocupa un espacio importante sobre el campo estéril, lo que ocasiona problemas de espacio para los ayudantes situados junto a los brazos robóticos y el carro. Por el contrario, el sistema Laprotek incorpora controles motorizados esclavos, montados mecánicamente en los rieles de la mesa quirúrgica. Los movimientos de estos motores son transmitidos a los instrumentos quirúrgicos por medio de cables de acero inoxidable. Mientras que el sistema da Vinci s dirige sus instrumentos rectos moviendo sus mangos traseros a través de un cono 3 D, el sistema Laprotek utiliza un tubo guía curvo para posicionarlos de forma intracorpórea. Este diseño ocupa un espacio significativamente menor en el campo estéril y reduce las colisiones entre los instrumentos robóticos y la cámara (fig. 2). Aunque no está comercializado, se prevé que su coste sea bastante inferior al del sistema da Vinci s. Trabajando bajo la premisa de que el movimiento fuera del paciente debería ceñirse a una línea más que auncono(sistemadavinci s ) o a un plano (sistema Laprotek), Dachs y Peine 13 propusieron un nuevo diseño en el cual los instrumentos robóticos tendrían dos articulaciones móviles dentro del cuerpo que permitirían 6 gl de movimiento sin necesidad de los correspondientes giros externos (fig. 3). Dado que los instrumentos no tendrían que pivotar sobre el puerto, Figura 2. Fotografía de la unidad central y el tubo guía del Laprotek. El tubo guía de acero inoxidable controla el movimiento del instrumento hacia arriba y hacia abajo, mientras que el extremo posterior pivota sobre la incisión. La flecha señala la posición del puerto quirúrgico. (Tomado de Rentschler ME, Platt SR, Berg K, et al. Miniature in vivo robots for remote and harsh environments. IEEE Trans Inf Technol biomed 2008; 12:66 75; con autorización.)

4 240 Tan et al. Figura 3. Representación de un nuevo diseño de herramienta que permite 6 gl de movimiento intracorpóreo. (Tomado de Dachs GW II, Peine WJ. A novel Surgical robot design: minimizing the operating envelope within the sterile field. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc 2006; 1:1505 8; con autorización. Copyright r 2006 IEEE.) podrían montarse fácilmente en un brazo mecánico estilizado que mantuviera su eje lineal, logrando una destreza y precisión intracorpóreas comparables. Entre las ventajas de este diseño estarían la disminución del tamaño del equipo, un mayor espacio para los ayudantes quirúrgicos y la eliminación de colisiones entre los instrumentos atribuibles a la posición subóptima de los puertos (fig. 4). ROBOTS PORTÁTILES MINIATURIZADOS INTRACORPÓREOS A pesar del perfeccionamiento de la visión en alta definición y en tiempo real de la arquitectura tisular y del aumento del campo visual obtenidos con el da Vinci s S HD Surgical System, los campos visual y quirúrgico del cirujano siguen estando limitados debido a la colocación de la cámara y de los instrumentos, la cual depende de las incisiones de acceso. Para vencer estas limitaciones, el grupo de Rentschler y Oleynikov, de la University of Nebraska 2,14, ha estudiado el uso de microrrobots intracorpóreos. Primero describieron el uso in vivo de robots en miniatura e intracorpóreos que contaban con ruedas y con una cámara de foco ajustable para mejorar la visión de los cirujanos durante la colecistectomía laparoscópica en un modelo canino. Estos microrrobots, montados sobre dos ruedas helicoidales dirigidas por motores de corriente directa, poseían fuerza tractora suficiente para desplazarse sobre vísceras abdominales deformables y resbaladizas sin lesionarlas (fig. 5). Los mismos investigadores diseñaron posteriormente un robot con cámara de base fija y con movimiento horizontal y vertical que podía angularse hacia adelante hasta un ángulo de 451. Este microrrobot poseía unas patas en trípode que podían plegarse durante la inserción a través del puerto laparoscópico y podía dirigirse hasta la posición intraabdominal deseada con instrumentos laparoscópicos, lo que ofrecía a los cirujanos visiones de los órganos operados distintas de las obtenidas por medio de la cámara laparoscópica. 15 Recientemente Joseph et al. 16 han presentado su experiencia común con estos prototipos en la prostatectomía y la nefrectomía laparoscópicas en un modelo canino. Rentschler et al. 17 lo utilizaron Figura 4. Diseño previsto del sistema robótico propuesto por Dachs y Peine. (Tomado de Dachs GW II, Peine WJ. A novel Surgical robot design: minimizing the operating envelope within the sterile field. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc 2006; 1:1505 8; con autorización. Copyright r 2006 IEEE.)

5 Avances tecnológicos en cirugía laparoscópica asistida por robot 241 Figura 5. (A) Prototipo de cámara robótica móvil de foco ajustable (MARC, del inglés mobile adjustable-focus robotic camera) diseñado por investigadores de la University of Nebraska. (B) Imagen intracorpórea obtenida por la MARC durante una colecistectomía porcina. (C) El robot móvil intracorpóreo ejecuta una biopsia hepática. (D) El mismo robot realiza una peritoneoscopia. (Tomado de Oleynikov D. Robotic Surgery. Surg Clin North Am 2008;88: ; con autorización.) también para guiar a un miembro de una tripulación sin experiencia quirúrgica en la realización de una apendicectomía laparoscópica en un entorno difícil mediante teletutoría remota. Aunque tuvieron éxito, durante estas intervenciones se encontraron dificultades como la necesidad de un controlador separado para maniobrar el robot hasta su posición, el gran estorbo ocasionado por el diseño con cable de alimentación continua y la falta de un mecanismo de autolimpieza para la cámara de la lente situada entre las ruedas helicoidales, que se ensuciaba, lo que dificultaba la visión, debido al contacto directo con los órganos y líquidos intraabdominales. Lehman et al. 18 han analizado recientemente la viabilidad del uso de múltiples robots en miniatura intracorpóreos para mejorar la orientación espacial y facilitar determinadas tareas. Utilizaron tres robots un robot con cámara peritoneal, un robot de iluminación y un robot separador junto con un endoscopio gastrointestinal alto para ampliar las posibilidades de los procedimientos de cirugía endoscópica transluminal a través de orificios naturales (NOTES, del inglés natural orifices transluminal endoscopic surgery) en un modelo porcino. Aunque todavía se encuentran en fases muy iniciales, estos y otros estudios de viabilidad han demostrado la posibilidad de desarrollar sensores robóticos inalámbricos para obtener imágenes compuestas en tiempo real y manipuladores robóticos que obvien la necesidad de practicar múltiples incisiones de acceso para instrumentos. AVANCES EN LOS SISTEMAS DE NAVEGACIÓN ENDOSCÓPICA Al realizar procedimientos urológicos laparoscópicos asistidos con el sistema da Vinci s, los cirujanos sólo se basan, a falta de información táctil, en datos visuales para lograr resultados comparables a los descritos con la cirugía abierta tradicional. La tensión de los hilos, por ejemplo, se percibe por el grado de deformación del tejido respectivo. Las tecnologías de imagen basadas en realidad virtual y aumentada han evolucionado hasta el punto de guiar en tiempo real la navegación por imagen del cirujano. La realidad aumentada puede definirse como la integración de imágenes generadas por el ordenador (a partir de imágenes de RM, TC o ecografías

6 242 Tan et al. preoperatorias reconstruidas) con el vídeo en directo u otras imágenes en tiempo real, como las ecográficas, con el fin de visualizar la anatomía del órgano y de las estructuras circundantes. 22 La experiencia inicial con la cirugía guiada por imagen en neurocirugía, cirugía maxilofacial y cirugía ortopédica se basaba en la integración de imágenes sobre referencias óseas fijas Los intentos de extrapolar su uso a la cirugía abdominal han puesto de manifiesto las dificultades para la obtención de imágenes de vísceras que están continuamente moviéndose y deformándose: 1) hallar puntos de referencia constantes intraabdominales, y 2) fundir las imágenes preoperatorias sobre unos tejidos blandos que cambian constantemente debido a la respiración, el latido cardíaco, los movimientos del paciente y la instrumentación quirúrgica. 22,26 Recientemente Ukimura y Gill 27 han descrito su experiencia utilizando un sistema de navegación por zonas codificadas por colores para realizar la nefrectomía parcial laparoscópica. Este sistema proporciona al cirujano un mapa quirúrgico visual 3 D basado en la TC preoperatoria que permite identificar márgenes de resección seguros durante la cirugía al mostrar con diferentes colores el tumor y los tejidos adyacentes. Ukimura et al describieron también el uso de la ecografía 3 D transrectal intraoperatoria para dirigir una prostatectomía radical laparoscópica con conservación de nervios. Los intentos de incorporar la fluoroscopia convencional durante los procedimientos robóticos se han visto entorpecidos por la dificultad espacial de conciliar la gran superficie ocupada sobre el campo estéril por el equipo fluoroscópico y el sistema da Vinci s. Además, la fluoroscopia sólo proporciona imágenes rudimentarias de estructuras calcificadas o radioopacas, con escasa información sobre los tejidos blandos; la necesidad de que todo el personal deba vestir chalecos protectores pesados para protegerse de la radiación colateral es una posibilidad poco atractiva durante procedimientos laparoscópicos complejos; y las imágenes anteroposteriores ofrecidas por la fluoroscopia dejan muchos «puntos ciegos» durante la disección quirúrgica. 31 El sistema TilePro s utiliza un visor de «imagen sobre imagen» en la consola da Vinci s del cirujano para conmutar entre imágenes de distintas fuentes. Bhayani y Snow 32 describieron recientemente su experiencia con este sistema para mostrar imágenes de RM o TC preoperatorias, ecográficas en tiempo real y 3 D a través de la consola da Vinci s durante la nefrectomía parcial radical laparoscópica asistida con robot. En 2 de 17 nefrectomías parciales se logró el control arterial superselectivo gracias a la información Doppler enviada a la consola quirúrgica durante la resección del tumor. Aunque proporcionaban una información muy útil durante la cirugía, las imágenes eran estáticas y no superpuestas sobre el campo quirúrgico móvil. Aunque el sistema TilePro s ha hecho más fácil la visualización de imágenes anatómicas durante la cirugía en la consola del cirujano, lo más interesante sería integrar esas imágenes en tiempo real sobre el campo quirúrgico tal como se observa a través del visor de inmersión. CIRUGÍA ROBÓTICA ENDOSCÓPICA TRANSLUMINAL A TRAVÉS DE ORIFICIOS NATURALES Y CIRUGÍA ROBÓTICA POR ACCESO ÚNICO La NOTES ha avanzado mucho desde su aparición a final de los años noventa. El uso de un orificio natural para disimular la cirugía no es un concepto nuevo en urología, ya que los procedimientos transuretrales, como la cistoscopia, la prostatectomía y la ureteroscopia, se han practicado de forma rutinaria a través de un orifico natural desde hace décadas. Sin embargo, las limitaciones técnicas e instrumentales presentes hasta hace poco habían disuadido a los cirujanos que realizan intervenciones mínimamente invasivas de llevar a cabo procedimientos intraperitoneales a través de un orificio natural. Gettman et al. 33 realizaron con éxito la primera nefrectomía NOTES transvaginal en un modelo porcino utilizando instrumental laparoscópico convencional a través de una único trocar abdominal de 5 mm. Se han descrito ya NOTES por puerto único transvaginales, 34 transgástricas 35, transvesicales 36,37 e incluso transcolónicas. 38,39 No obstante, los procedimientos de NOTES siguen estando limitados por el grado de movilidad y estabilidad conseguido con las tecnologías endoscópicas actuales. Aprovechando su experiencia con la cirugía urológica laparoscópica por acceso único, recientemente Kaouk et al. de la Cleveland Clinic han sido pioneros en la aplicación del sistema da Vinci s a procedimientos por orificios naturales, primero en el modelo porcino 43 y posteriormente en humanos. 44 La primera limitación técnica encontrada por este grupo fue el problema de la distancia crítica entre los brazos robóticos necesaria para poder maniobrar sin interrupciones durante la cirugía. En segundo lugar, la introducción transabdominal tradicional de los trocares robóticos crea un punto de apoyo a nivel fascial, que permite al sistema robótico reconocer un pivote para la rotación del brazo robótico. La alteración de la localización ideal de este eje y la constricción en la colocación de los puertos pueden favorecer lesiones tisulares inadvertidas y limitar los movimientos. A pesar de estas limitaciones, la configuración de los brazos robóticos en posiciones poco ortodoxas proporcionó una oportunidad para explorar las posibilidades de la robótica en la NOTES. Box et al. 39 completaron con éxito una nefrectomía porcina mediante NOTES introduciendo el escopio robótico a

7 través de un trocar abdominal único, en tanto que los brazos izquierdo y derecho del robot se introdujeron a través de vagina y colon, respectivamente. Debido a esta configuración, la cámara robótica requirió control manual, mientras que los brazos robóticos fueron manipulados por el cirujano desde la consola. La nefrectomía porcina se completó sin problemas a pesar del esperado choque de los brazos robóticos en el exterior. Por su parte, Kaouk et al. introdujeron la cámara robótica y un brazo a través del ombligo y el otro brazo del robot a través de la vagina, y han completado con éxito más de 30 procedimientos NOTES robóticos hasta la fecha. La configuración de los brazos permite una mayor articulación y se aproxima mucho a la tirangulación interna obtenida con la laparoscopia convencional. De este modo se han practicado con éxito pieloplastias desmembradas, nefrectomía parcial y nefrectomía total mediante NOTES robóticas. 43 El gran interés reciente por la cirugía laparoscópica por acceso único se ha traducido en la realización de múltiples procedimientos urológicos a través de un único puerto multicanal Como en el caso de la NOTES, el análisis crítico de la técnica quirúrgica identifica limitaciones del sistema da Vinci s para el manejo de instrumentos y la disección en un espacio tan confinado, sobre todo que la proximidad de los brazos robóticos acoplados a un puerto único multicanal provoca inevitablemente choques en el exterior. Tras probar diversas modificaciones de la configuración de los puertos y del robot, Kaouk et al. 44 publicaron la primera serie de procedimientos robóticos por puerto único en humanos, que incluye prostatectomías radicales, pieloplastias desmembradas y nefrectomías radicales. Una nota destacada de estos procedimientos fue que facilitan la disección y la sutura intracorpóreas. Durante la anastomosis uretrovesical y la anastomosis pieloureteral se consiguió un cierre impermeable con sutura continua gracias a la mayor articulación y rigidez de los instrumentos. AVANCES EN ROBÓTICA FLEXIBLE Abbott et al. 49, de la Purdue University, han estado trabajando para desarrollar un sistema robótico endoluminal (SRE) formado por una cámara con lente y dos instrumentos robóticos adyacentes, cada uno con 6 gl y con capacidad de agarre en el extremo del brazo. El diseño de primera generación es el sistema ViaCath, que fue elaborado sobre la consola maestra Laprotek con interfases táctiles e instrumentos robóticos flexibles que discurren a lo largo de un gastroscopio o colonoscopio convencional. Los componentes básicos de estos instrumentos robóticos son un acoplador mecánico para el brazo de posición, un tubo flexible y un extremo articulado con un dispositivo efector dotado de un total de 7 gl Avances tecnológicos en cirugía laparoscópica asistida por robot 243 dentro del campo visual del escopio (fig. 6). Los resultados iniciales de un modelo porcino in vivo pusieron de manifiesto diversas dificultades técnicas, sobre todo la dificultad para intubar al paciente y colocar los instrumentos en la posición deseada, el atrapamiento de tejidos durante la colocación y la limitada fuerza lateral producida por los instrumentos, insuficiente para ejecutar con eficacia los procedimientos deseados sobre el tejido gastrointestinal. Para superar tales limitaciones, los investigadores han propuesto un SER flexible e instrumentos de segunda generación con un mejor control cinemático de los instrumentos y menor fricción inherente para aumentar la fuerza de actuación y manipulación del instrumento. Aparte de los procedimientos laparoscópicos e intraperitoneales, los sistemas robóticos flexibles también se han aplicado a la ureterorrenoscopia. Así, un nuevo dispositivo incorpora una consola robótica para manipular y controlar la deflexión de una ureteroscopia flexible (fig. 7). Utilizando este novedoso sistema remoto se logró llevar a cabo una ureterorrenoscopia retrógrada en un modelo porcino. 50,51 El grado de movilidad y la estabilidad crecientes de la plataforma han avanzado de forma paralela a los sistemas robóticos laparoscópicos. Futuros perfeccionamientos de este producto podrían acortar la curva de aprendizaje requerida para la ureterorrenoscopia flexible del tracto urinario superior. AVANCES EN TECNOLOGÍAS DEL TACTO Aunque permite al cirujano mejorar su destreza quirúrgica y le amplía la imagen, el sistema da Vinci s actual no posee capacidades de percepción táctil (hápticas). Okamura 52 ha clasificado estas capacidades en cinestésicas (las que involucran las fuerzas y posiciones de músculos y articulaciones) o cutáneas (táctiles, referidas a la piel), y abarcan todo el espectro de fuerza, distribución de la presión, temperatura, vibraciones y textura. El sentido del tacto se ha considerado siempre esencial para evitar lesionar inadvertidamente los tejidos durante las intervenciones quirúrgicas. La tecnología háptica aplicada a la robótica obtiene beneficios demostrables en la reducción del número de lesiones tisulares y roturas de suturas, a la vez que consigue que la duración de las intervenciones sea razonable en las manos de un cirujano experimentado Los intentos de transmitir información sensorial a partir de los efectores del extremo de los brazos robóticos son por ahora exiguos y se centran sobre todo en el desarrollo de sistemas de retroalimentación de fuerza. Aunque se han utilizado con éxito en diversas aplicaciones de ingeniería, la traslación de los sensores de retroalimentación de fuerza disponibles comercialmente a la cirugía en vivo se ha visto dificultada por limitaciones de tamaño, diseño, coste,

8 244 Tan et al. Figura 6. El sistema ViaCath. (A) La consola quirúrgica Laprotek dirige el sistema ViaCath. (B) Los instrumentos del ViaCath tienen un diseño dedoble flexión en el extremo distal para la articulación. (C) El sobretubo articulado facilita la introducción del endoscopio flexible con sus dos instrumentos superarticulados. (D) Visualización intracorpórea de las vísceras abdominales en un modelo porcino. (Tomado de Abbott DJ, Becke C, Rothstein RI, et al. Design of an endolumenal NOTES robotic system. In: Proceedings of the IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. San Diego, CA: October 29-November 2, p. 412; con autorización.) compatibilidad y capacidad de resistir los métodos de esterilización habituales. Se han obtenido pruebas preliminares de que la retroalimentación háptica es posible si se añaden sensores especiales a las pinzas de los instrumentos robóticos existentes. 57,58 Se ha intentado rediseñar los instrumentos robóticos para integrar la capacidad de percepción de la fuerza, pero no han despertado gran entusiasmo, dados los altos costes de desechar estos fungibles quirúrgicos después de cada caso en la práctica habitual. La tecnología háptica robótica ha hallado nuevos usos en el campo de la medicina de desastres yemergencias. 59 El uso de robots para identificar y eliminar residuos peligrosos ha evitado los peligros de la exposición directa de las personas. Estas plataformas «hazbot» con háptica han demostrado tener una gran reproducibilidad y ser fáciles de utilizar por nuevos operarios. La evaluación comparativa entre sistemas robóticos estándar y plataformas humanísticas más refinadas podría impulsar la robótica a un nuevo nivel que mejoraría aún más las capacidades del cirujano. AVANCES EN PLATAFORMAS SIMULADORAS PARA FORMACIÓN EN ROBÓTICA Otro obstáculo significativo para la consolidación de la robótica en la vanguardia de la cirugía urológica es la difícil formación de los cirujanos sin experiencia previa en la consola robótica. El alto coste de la adquisición e instalación de un laboratorio de entrenamiento con el sistema da Vinci s y el coste de los fungibles quirúrgicos utilizados durante la formación hacen que la experiencia obtenida en diversos cursos prácticos sea limitada y muy poco duradera. Además, las altas expectativas de los pacientes sometidos a cirugía robótica, las implicaciones medicolegales sobre la responsabilidad de los cirujanos y la exigencia de los administradores de los hospitales

9 Avances tecnológicos en cirugía laparoscópica asistida por robot 245 Articulación Manipulador de catéter remoto (MCR) Módulo electrónico de la mesa Estación de trabajo Módulo electrónico de la estación de trabajo (posterior) Dispositivo de entrada maestro Bloque electrónico CA principal Figura 7. Ilustración del sistema robótico flexible de control de catéteres. CA, corriente alterna. (Por cortesía de Hansen Medical, Mountain View, CA; r 2009 Hansen Inc. Reproducido con autorización.) de aumentar la productividad de los procedimientos robóticos han limitado las oportunidades para que los residentes de urología adquieran madurez quirúrgica al mando de la consola. El dv-trainer se ha desarrollado como solución a los obstáculos actuales para la formación quirúrgica. 60,61 Este sistema consta de una consola maestra con telemanipuladores para los dedos conectados a un visor 3 D binocular que intenta reproducir el aspecto y la sensación de la consola da Vinci s. El programa abarca ejercicios de manipulación EndoWrist, control de la cámara, agarre, transferencia y colocación de objetos, manejo de agujas, puntos, anudado y sutura. El sistema de cables proporciona también retroalimentación táctil al alumno mientras ejecuta espacialmente los movimientos quirúrgicos (fig. 8). Estudiando 15 sujetos con experiencia variable en cirugía robótica, Lendvay et al. 62, en el grupo con experiencia observaron una reducción significativa del tiempo total, economía de movimientos, así como del tiempo que los telemanipuladores se encontraron fuera del centro del espacio de trabajo de la plataforma en comparación con el grupo de principiantes. Investigadores de la University of Nebraska están trabajando también para producir un simulador de realidad virtual compatible con el sistema da Vinci s usando datos cinemáticos de la consola da Vinci s a través de LabVIEW para dirigir el software de simulación. 63,64 También se ha intentado producir un simulador de cirugía robótica para el equipo SurgicalSIM, 65 aunque todavía no se conoce cómo ha sido recibido. AVANCES EN CIRUGÍA ROBÓTICA REMOTA En 2001, Marescaux et al. 66 llevaron a cabo la primera experiencia de este tipo al realizar colecistectomías laparoscópicas asistidas por robot transatlánticas en seis cerdos y en un humano, con el cirujano en Nueva York y el sistema Zeus instalado en Estrasburgo, Francia. Anvari et al. 67 comunicaron posteriormente su experiencia de 21 intervenciones laparoscópicas telerrobóticas entre el St. Joseph s Hospital de Hamilton, Ontario, Canadá, y el North Bay General Hospital, 400 km al norte de Hamilton. Utilizando una red IP-VPN ( 15 Mbps de anchura de banda) que unía la consola robótica Zeus del instituto docente con los tres brazos del Zeus TS System en el hospital rural, los cirujanos fueron capaces de realizar juntos la misma intervención quirúrgica, con una latencia global de 135 a 140 ms. 67 Su experiencia, aunque con

10 246 Tan et al. Figura 8. El dv-trainer. (A) Consola binocular con visor de imagen en 3 D. (B) Imágenes de realidad virtual observadas a través del visor. (Por cortesía de MIMIC Technologies, Seattle, WA; con autorización.) visión bidimensional, demostró el enorme potencial de las plataformas robóticas para prestar asistencia en áreas remotas y en situaciones de combate, además de servir para la telestración de procedimientos laparoscópicos robóticos complejos a cirujanos en fase de aprendizaje. Recientemente Sterbis et al. 68 comunicaron la primera experiencia de cirugía robótica transcontinental con el sistema da Vinci s. Las señales de vídeo y robóticas se transmitieron por Internet usando líneas convencionales y sistemas de codificación y descodificación comerciales. Esto permitió a dos cirujanos sentados en dos consolas distantes (a y km del robot, respectivamente) controlar diferentes partes del mismo robot y completar cuatro nefrectomías con éxito en un modelo porcino. La demora de la señal de ida y vuelta, que fue de 900 ms con una anchura de banda de 3 Mbps, provocó problemas de visión intermitentes, mientras que el cirujano de la segunda consola, que usó una anchura de banda de 8 Mbps, tuvo buena visión todo el tiempo, con una latencia de 450 ms (la diferencia de anchura de banda se atribuyó a que se transmitían imágenes 3 D en vez de bidimensionales). El equipo de la University of Nebraska ha descrito también la viabilidad de la teletutoría de la tripulación de la misión Extreme Environment Mission Operations (NEEMO) 9 de la National Aeronautics and Space Administration (NASA), que ejecutó los pasos de una apendicectomía laparoscópica utilizando estos microrrobots in vivo. 17 En este estudio, un miembro de la tripulación fue teleguiado por videoconferencia después de ver un vídeo de 30 s que describía los pasos de la apendicectomía, y disecó el apéndice, lo grapó y lo extirpó con éxito (fig. 9). Lum et al. 69, de la University of Washington, presentaron también su experiencia con el robot RAVEN (prototipo diseñado por el Dr. Blake Hannaford et al. del Laboratorio de Biorrobótica, Department of Electrical Engineering, University of Washington, Seattle, Washington; aún no comercializado) un prototipo de menor tamaño que el sistema da Vinci s y que puede montarse sobre el paciente y utilizarlo en entornos adversos o remotos (fig. 10). Bell et al. 70,delmismo Apéndice Trayectoria del robot Robot con Fuente de luz cámara móvil Figura 9. (A) Montaje para teletutoría dela tripulación sin experiencia quirúrgica dela misión NEEMO 9 para realizar una apendicectomía simple. (B) Control visual en tiempo real de la apendicectomía por medio de la cámara ajustable del robot móvil. (Tomado de Rentschler ME, Platt SR, Berg K, et al. Miniature in vivo robots for remote and harsh environments. IEEE Trans Inf Technol Biomed 2008;12:66 75; con autorización.)

11 Figura 10. Robot RAVEN diseñado en la University of Washington. (Tomado de Oleynikov D. Robotic Surgery. Surg Clin North Am 2008;88: ; con autorización.) Avances tecnológicos en cirugía laparoscópica asistida por robot 247 puerto. Pronto se van a comercializar equipos de formación con simuladores de realidad virtual compatibles con el sistema da Vinci s, lo que facilitará a los cirujanos que no conocen el robot ese puente tan necesario para familiarizarse y ganar confianza en la consola antes de practicar una cirugía real. La cirugía guiada por imagen también será cada vez más habitual cuando se desarrollen tecnologías que resuelvan las limitaciones derivadas del trabajo con vísceras móviles y deformables. Los avances en transmisión de datos e imágenes por protocolos de Internet podrían permitir pronto la telestración remota en operaciones robóticas complejas, obviando la necesidad de que los cirujanos estén físicamente presentes para llevar a cabo o tutorizar estas operaciones y logrando mejorar la atención de los pacientes que viven en lugares remotos o peligrosos. Estas prometedoras innovaciones parecen llamadas a adentrarnos en una nueva era de la urología quirúrgica en el futuro próximo y los autores esperamos que este artículo se considere arcaico dentro de pocos años. centro, comunicaron también su experiencia con una interfase cerebro-ordenador que permite a un persona controlar directamente un robot humanoide utilizando señales cerebrales no invasivas procedentes del cráneo a través de electroencefalografía. En este estudio, un robot parcialmente autónomo fue capaz de llevar a cabo tareas complejas como caminar hasta lugares específicos y coger determinados objetos bajo la dirección de nueve usuarios distintos. Es previsible que, en un futuro no muy lejano, con los rápidos avances de las tecnologías de Internet, que permitirán una transmisión rápida y segura de los datos, y con el desarrollo de la robótica quirúrgica, la telestración y la cirugía remota se conviertan en prácticas habituales, quizá incluso con control sin manos de instrumentos robóticos avanzados. RESUMEN La aparición de nuevas tecnologías robóticas y compatibles ha tenido lugar a un ritmo impresionante en la pasada década, lo que refleja la rápida adopción de la cirugía robótica por los urólogos y por sus pacientesentodoelmundo.eldavinci s SHD System es el más avanzado, ya que incorpora varias características nuevas que han hecho la cirugía más ergonómica e interactiva para el cirujano sentado a la consola y para los ayudantes situados junto al paciente. Los primeros ensayos con sistemas mecánicos microeléctricos han sido prometedores y el siguiente paso sería refinar aún más estas tecnologías para proporcionar al cirujano una mejor visión en tiempo real de los tejidos y una mayor destreza intracorpórea, quizá incluso a través de un único AGRADECIMIENTOS Los autores queremos agradecer a las direcciones de Intuitive Surgical, Inc. (Sunnyvale, California) y de MIMIC Technologies (Seattle, Washington) su inapreciable y constructiva colaboración y el uso de sus ilustraciones en este artículo. BIBLIOGRAFÍA 1. Su L. Role of robotics in modern urologic practice. Curr Opin Urol 2009;19: Oleynikov D. Robotic surgery. Surg Clin North Am 2008;88: Stoianovici D. Robotic surgery. World J Urol 2000; 18: Camarillo DB, Krummel TM, Salisbury K. Robotic technology in surgery: past, present and future. Am J Surg 2004;188:2S 15S. 5. Sim HG, Yip SKH, Cheng CWS. Equipment and technology in surgical robotics. World J Urol 2006; 24: Harris SJ, Arambula-Cosio F, Mei Q, et al. The Probot an active robot for prostate resection. Proc Inst Mech Eng [H] 1997;211: Rovetta A, Sala R. Execution of robot-assisted biopsies within the clinical context. J Image Guid Surg 1995;1: Hempel E, Fischer H, Gumb L, et al. An MRI-compatible surgical robot for precise radiological interventions. Comput Aided Surg 2003;8: Cadeddu JA, Bzotek A, Schreiner S, et al. A robotic system for percutaneous renal access. J Urol 1997; 158:

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