Robot quirúrgico de mano guiado por IA puede detener pérdida de sangre fatal

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Después de un accidente traumático, existe un pequeño período de tiempo en el que los profesionales médicos pueden aplicar un tratamiento que salve vidas a las víctimas con hemorragia interna grave. Brindar este tipo de atención es complejo, y las intervenciones clave requieren insertar una aguja y un catéter en un vaso sanguíneo central, a través del cual se pueden administrar líquidos, medicamentos u otras ayudas. Los investigadores han desarrollado una tecnología que salva vidas y ayuda a una variedad de usuarios a realizar intervenciones médicas complejas en el lugar de la lesión.

Un equipo de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, Cambridge, MA, EUA) y médicos del Hospital General de Massachusetts (MGH, Boston, MA, EUA) han desarrollado una solución a este problema. El dispositivo de intervención por ultrasonido guiado por inteligencia artificial (AI-GUIDE) es una tecnología de plataforma portátil que tiene el potencial de ayudar al personal con un entrenamiento simple a instalar rápidamente un catéter en un vaso femoral común, lo que permite un tratamiento rápido en el punto de la lesión.

AI-GUIDE es un dispositivo de plataforma hecho de algoritmos personalizados y robótica integrada que podría emparejarse con la mayoría de los dispositivos de ultrasonido portátiles comerciales. Para operar AI-GUIDE, el usuario primero lo coloca en el cuerpo del paciente, cerca de donde el muslo se encuentra con el abdomen. Una pantalla de orientación simple guía al usuario a la ubicación correcta y luego le indica que apriete un gatillo, que inserta con precisión la aguja en el vaso. El dispositivo verifica que la aguja haya penetrado en el vaso sanguíneo y luego indica al usuario que avance un cable guía integrado, un cable delgado que se inserta en el cuerpo para guiar un instrumento más grande, como un catéter, hacia el vaso. A continuación, el usuario hace avanzar manualmente un catéter. Una vez que el catéter está seguro en el vaso sanguíneo, el dispositivo retira la aguja y el usuario puede retirar el dispositivo. Con el catéter de forma segura dentro del vaso, los socorristas pueden administrar líquidos, medicamentos u otras intervenciones.

Los investigadores del MIT desarrollaron la IA en el dispositivo aprovechando la tecnología utilizada para la detección de objetos en imágenes en tiempo real. Estos algoritmos entrenados en un gran conjunto de datos de ecografías interpretan los datos visuales que provienen de la ecografía que se combina con AI-GUIDE y luego indican la ubicación correcta de los vasos sanguíneos al usuario en la pantalla. Para el usuario, el dispositivo puede parecer tan fácil de usar como presionar un botón para hacer avanzar una aguja, pero para garantizar un éxito rápido y confiable, suceden muchas cosas tras bastidores. Por ejemplo, cuando un paciente ha perdido un gran volumen de sangre y se vuelve hipotenso, las venas que normalmente serían redondas y llenas de sangre se vuelven planas. Cuando la punta de la aguja llega al centro de la vena, es probable que la pared de la vena se “encaje” hacia adentro, en lugar de ser perforada por la aguja. Como resultado, aunque la aguja se inyectó en el lugar correcto, no logra ingresar al vaso. Para garantizar que la aguja perfore el vaso de manera confiable, el equipo diseñó el dispositivo para poder verificar su propio trabajo.

AI-GUIDE ha mostrado tasas de éxito de inyección muy altas, incluso en escenarios de hipotensión en los que es probable que las venas se tiendan. Usuarios con experiencia médica que va de cero a más de 15 años probaron AI-GUIDE en un modelo artificial de tejido y vasos sanguíneos humanos y un usuario experto lo probó en una serie de cerdos vivos y sedados. El equipo informó que después de solo dos minutos de entrenamiento verbal, todos los usuarios del dispositivo en el tejido humano artificial lograron colocar una aguja, y todos menos uno completaron la tarea en menos de un minuto. El usuario experto también logró colocar rápidamente tanto la aguja como la guía y el catéter integrados en aproximadamente un minuto. La velocidad de inserción de la aguja y la precisión fueron comparables a las de los médicos experimentados que operan en entornos hospitalarios con pacientes humanos. El diseño de AI-GUIDE lo hace estable y fácil de usar, lo que se traduce directamente en bajos requisitos de capacitación y un rendimiento efectivo. En este momento, el equipo continúa probando el dispositivo y trabajando para automatizar completamente cada paso de su operación. En particular, quieren automatizar los pasos de inserción de la guía y el catéter para reducir aún más el riesgo de error del usuario o la posibilidad de infección.

“AI-GUIDE tiene el potencial de ser más rápido, más preciso, más seguro y requiere menos capacitación que los actuales procedimientos manuales de colocación de agujas guiados por imágenes”, dijo Theodore Pierce, radiólogo y colaborador de MGH. “El diseño modular también permite una fácil adaptación a una variedad de escenarios clínicos más allá del acceso vascular, incluida la cirugía mínimamente invasiva, la biopsia guiada por imágenes y la terapia del cáncer dirigida por imágenes”.

“Vemos a la tecnología de la plataforma AI-GUIDE volviéndose omnipresente en todo el sistema de atención médica, lo que permite un tratamiento más rápido y preciso por parte de usuarios con una amplia gama de conocimientos, tanto para intervenciones de emergencia prehospitalarias como para procedimientos rutinarios guiados por imágenes”, dijo Matt Johnson, miembro del equipo de investigación del Grupo de Sistemas de Rendimiento y Salud Humana del laboratorio del MIT.

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