Capítulo 3 Robótica Colin G. Knight, Michael D. Klein y Scott E. Langenburg INTRODUCCIÓN Con el advenimiento de la cirugía laparoscópica, los cirujanos han perdido lo que había estado a su alcance por siglos: la visualización directa del área sobre la cual trabajan y el feedback táctil directo de los tejidos. Adicionalmente, los cirujanos laparoscópicos han renunciado a una gran cantidad de destrezas para lograr operaciones laparoscópicamente. Con sus manos distantes del sitio operatorio, deben usar largos instrumentos inflexibles para operar. La cirugía robótica intenta recobrar estas sensaciones y habilidades perdidas para mejorar la cirugía laparoscópica. Aunque el término “robot” implica un grado de autonomía, los sistemas comercialmente disponibles actualmente funcionan como herramientas para la cirugía de tele-presencia y no se mueven de manera autónoma. La cirugía de tele-presencia es una cirugía hecha con una colección de instrumentos que funcionan para colocar al cirujano donde no está presente. Los cirujanos pueden estar al otro lado de la habitación o al otro lado del mundo, pero se sentirán y operarán como si estuvieran parados en la mesa operatoria. Los robots quirúrgicos de hoy día son una colección de herramientas que permiten la cirugía de tele-presencia y ofrecen cierto grado de mejora en las destrezas para superar algunos de los obstáculos de la cirugía laparoscópica. La tecnología todavía está en su infancia, pero los cirujanos expandirán el rol de los robots quirúrgicos en el quirófano y en el laboratorio y los ingenieros continuarán mejorándolos. HISTORIA El término robot, usado por primera vez en 1924 por Karl Capek en su obra Rossum’s Universal Robots, viene de la palabra Checa robota, que significa trabajo forzado. Aunque los robots y la robótica comenzaron en el mundo de la ficción, se han convertido en un lugar común en las fábricas modernas y las operaciones industriales. No fue, sin embargo, hasta finales de 1980 que los investigadores comenzaron a trabajar para aplicar la tecnología robótica a la cirugía. A principios de los años ´90s, el NASA-Ames Research Center, SRI International y el ejército estadounidense comenzaron colaborando en un sistema de tele-presencia que continuaría desarrollándose en el Sistema Quirúrgico Intui- tivo da Vinci (www.intuitivesurgical.com). Al mismo tiempo, un grupo de IBM T.J. Watson Research Center comenzó a desarrollar el sistema RoboDoc, el cual se usa para limar el cuerpo femoral para la cirugía de remplazo de cadera. También durante ese período, Computer Motion (www.computermotion.com) había fundado e iniciado a desarrollar un sostenedor de endoscopio robótico, el dispositivo AESOP (por las siglas en inglés de Sistema Endoscópico Automático para el Posicionamiento Óptimo) (Fig. 3.1). Ellos recibieron la aprobación de la FDA (US Food and Drug Administration) para el dispositivo en 1994, el primer dispositivo robótico quirúrgico aprobado por la FDA (Satava 2002). El 3 de Marzo de 1997 en Dendermonde, Bélgica, los cirujanos usaron a Mona, un predecesor del sistema da Vinci para realizar una colecistectomía, la primera cirugía robótica en humanos (Himpens y cols 1998). En 2001, un grupo encabezó los titulares al usar el sistema Zeus para realizar una colecistectomía laparoscópica en un paciente en Francia, mientras que el cirujano se sentaba en la consola principal en Nueva York (Marescaux y cols 2001). Desde estos hitos, la cirugía robótica ha crecido en un campo que se ha diseminado alrededor del mundo hacia todas las especialidades quirúrgicas. Los sistemas de cirugía robótica ya no son experimentales; están disponibles comercialmente y han sido empleados clínicamente. Su seguridad y eficacia ha quedado establecida y su papel en el quirófano se extenderá a medida que su uso aumente. SISTEMAS DISPONIBLES Los dos sistemas de cirugía robótica comercialmente dispo­ nibles comparten un diseño similar. El cirujano se sienta frente al paciente en la consola principal, mientras que los instrumentos al lado del paciente llevan a cabo la operación reflejando los movimientos del cirujano. Ambos sistemas tienen instrumentos con articulaciones tipo muñeca en el extremo distal, permitiendo una libertad de movimiento adicional sobre los instrumentos laparoscópicos estándar (Fig. 3.2). Ambos ofrecen graduación del movimiento, en donde los movimientos gruesos del cirujano se traducen en mo­vimientos más pequeños en el instrumento efector. Esta graduación se puede ajustar según la preferencia del cirujano basándose en la naturaleza de la operación. Ambos 26 Aspectos Básicos Fig. 3.1. El AESOP (Sistema Endoscópico Automático para el Posicionamiento Óptimo) fue el primer robot quirúrgico aprobado para usar en EEUU. Cortesía de Computer Motion. Fig. 3.2. Instrumentos del Sistema Quirúrgico Intuitivo da Vinci (a) Instrumentos del sistema Zeus de Computer Motion de 8 mm de diámetro (b) instrumentos de 5 mm de diámetro. Nótese la articulación que se encuentra en la porción distal de los instrumentos de ambos sistemas. Las dos fotografías no están a la misma escala. Cotesía de Computer Motion and Intuitive Surgical. a b Capítulo 3 Robótica Fig. 3.3. El sistema da Vinci en funcionamiento. El cirujano se sienta a la izquierda en la consola principal mientras que los instrumentos efectores están suspendidos del carril en la mesa operatoria. Cortesía de Intuitive Surgical. Fig. 3.4. El sistema Zeus con el cirujano en la consola principal a la derecha y los instrumentos efectores montados directamente sobre los rieles de la mesa operatoria. Cortesía de Computer Motion. sistemas también ofrecen filtración del temblor. Los instrumentos de mango largo usados para la cirugía mínimamente invasiva actúan como palancas magnificando el temblor natural que se encuentra en todos los cirujanos. Debido a que estos sistemas digitalizan los movimientos del cirujano, este temblor se puede eliminar, permitiendo que las puntas de los instrumentos quirúrgicos se muevan de manera precisa y sin temblor visible, incluso con gran magnificación. Algunas veces durante los procedimientos laparoscópicos, los cirujanos pueden encontrar sus manos y brazos en posiciones incómodas e innaturales. Ambos sistemas permiten a los cirujanos congelar los instrumentos liberando el embrague (clutch). En ese punto, el cirujano puede adoptar una posición más cómoda y retomar los instrumentos. Este proceso se llama movimiento indexado. Ambos siste- mas fueron diseñados para colocar la pantalla de video en una posición que esté en línea con los brazos del cirujano, reforzando así la sensación de que los movimientos de los instrumentos en el cuerpo del paciente son los propios movimientos del cirujano. Finalmente, ambos ofrecen una interfase de video que provee una visión tridimensional (3D) para el cirujano. El sistema da Vinci (Fig. 3.3) fue hecho por Intuitive Surgical. Un sistema inmersivo, en donde el cirujano se sienta mirando hacia abajo en la consola principal, en donde hay un video separado para cada ojo que provee una visión 3D de la operación. Los brazos efectores se montan en un carril que rueda hasta el lado del paciente para la operación. Debido a que los instrumentos están montados en un carril, estos deben ser desmontados antes de ajustar la mesa 27 28 Aspectos Básicos operatoria. Hay dos brazos portadores de instrumentos que requieren puertos de 10 mm y un brazo portador del endoscopio que requiere un puerto de 12 mm. Los instrumentos operatorios proveen siete grados de libertad al tener la muñeca que articula en dos direcciones. El diseño del sistema es tal que los instrumentos hacen pivot en el sitio del trócar, eliminando el uso de la pared abdominal o toráxica del paciente como punto de apoyo. El sistema Zeus (Fig. 3.4) hecho por Computer Motion es más abierto que el sistema da Vinci. Aunque la consola principal también está al otro lado del quirófano alejado del paciente, el despliegue del video para el cirujano está abierto al quirófano. El sistema Zeus es compatible con una variedad de opciones de visualización, tanto bidimensional (2D) como 3D. Los brazos efectores del sistema Zeus están montados independientes entre sí en los rieles laterales de la mesa, dando flexibilidad a la posición de los brazos.Ya que los brazos están montados directamente sobre la mesa operatoria, no hay necesidad de desmontar los instrumentos cuando se ajusta la mesa operatoria. El sistema Zeus puede usar instrumentos de 5 mm con una muñeca que articula en una sola dirección, permitiendo 6 grados de libertad, o puede usar instrumentos de 3,5 mm que no tienen muñeca articular. A diferencia del sistema da Vinci, las articulaciones distales de los brazos robóticos son pasivas. Por esto el sistema Zeus requiere un punto de apoyo (usualmente el sitio del trócar) para el funcionamiento apropiado. SOSTENEDORES ENDOSCÓPICOS ROBÓTICOS El propósito de un sostenedor de endoscopio robótico es liberar al cirujano o al asistente quirúrgico de sostener el endoscopio. Ya que estos sostenedores no se cansan o tiemblan, pueden proveer un campo de visión más estable que con un humano sosteniendo el endoscopio. También, dan al cirujano control directo sobre el endoscopio, eliminando la potencial falla de comunicación entre el cirujano y el asistente que está sosteniendo el endoscopio. Dos de los sostenedores de endoscopio robóticos en el mercado son el AESOP y el EndoAssist. El AESOP, hecho por Computer Motion usa una interfase con control de voz para comandar el movimiento del endoscopio quirúrgico, permitiendo al cirujano controlar la visión de la operación mientras trabaja con ambas manos sobre los instrumentos quirúrgicos. El dispositivo se sujeta al lado del riel de la mesa operatoria y usa un acoplador magnético para adherirse al collar que sostiene el endoscopio. El EndoAssist, hecho por Armstrong Healthcare (www.armstrong-healthcare.com), es un carro parado en el piso con un brazo esterilizable que sostiene la cámara. Un sensor infra-rojo en una banda que se coloca el cirujano en la cabeza permite al robot seguir los movimientos de la cabeza del cirujano. Un grupo ha comparado los dos sistemas midiendo el tiempo de respuesta y la precisión de los movimientos en una variedad de movimientos ex vivo y encontraron que el AESOP responde de manera más rápida y precisa (Yavuz y cols 2000). APLICACIÓN DE LOS ROBOTS EN CIRUGÍA PEDIÁTRICA La destreza adicional incorporada en los sistemas de cirugía robótica, la precisión extra permitida a través de la graduación de los movimientos y la filtración de los temblores y la ergonomía superior aportada por las consolas principales de las plataformas Zeus y da Vinci, hacen atractiva a la cirugía robótica para muchos cirujanos pediátricos. Como el lector podrá ver en otros capítulos de este libro, hay pocos procedimientos, si los hay, que están fuera del alcance de los cirujanos pediátricos experimentados. Muchos de estos procedimientos avanzados, sin embargo, están más allá de las habilidades del cirujano pediátrico común de hoy. Las mejoras de la cirugía robótica pueden hacer posible para un mayor número de estos cirujanos pediátricos intentar procedimientos laparoscópicos avanzados en niños e infantes. Varios pioneros han comenzado a usar los robots quirúrgicos para la cirugía en estos pacientes y los investigadores están buscando nuevas aplicaciones en laboratorios con animales. El uso inicial de los robots quirúrgicos fue duplicar los procedimientos que se realizan ampliamente en laparoscopia. Tanto el sistema Zeus como el da Vinci han sido usados para realizar colecistectomías laparoscópicas y fundoplicaciones laparoscópicas en niños. Procedimientos como este han servido para demostrar la seguridad y eficacia de los sistemas robóticos. Aunque nadie ha demostrado el beneficio clínico de usar los sistemas robóticos para estos casos, muchas veces los cirujanos se sienten más cómodos usando el robot para el caso y sienten que tienen mejor control de los instrumentos quirúrgicos. El primer reporte de cirugía robótica en infantes fue presentado recientemente como una serie de seis pacientes que se sometieron a piloromio­ tomía asistida por robot. Cuando estos pacientes fueron comparados con los controles históricos, los casos robóticos tomaron significativamente más tiempo (94 vs 137 minutos de tiempo anestésico), pero los resultados clínicos fueron los mismos (Hollands y cols 2003). Un equipo, usando una versión anterior no articulada del Zeus, ha realizado entero-enterostomía, hepato-yeyunostomía, esófago-esófagostomía y porto-enterostomía en modelos animales usando cochinillos de 6 a 8 Kg. De manera importante, ellos también realizaron todos estos procedimientos usado las técnicas laparoscópicas estándar a manera de comparación. No hubo diferencia entre las dos técnicas en el grupo de entero-enterostomía, cuando se vió el tiempo quirúrgico, el tamaño anastomótico y la tasa de fuga. En el grupo de hepato-yeyunostomía no hubo diferencia en los tiempos operatorios; sin embargo, hubo menos complicaciones en los casos robóticos. En el grupo de porto-enterostomías, los casos robóticos tomaron significativamente más tiempo que los casos laparoscópicos, pero las tasas de complicaciones fueron similares para ambas técnicas. Para las esófago-esofagostomías, los tiempos para las dos técnicas fueron estadísticamente similares y no hubo complicaciones en el grupo robótico y una en el grupo laparoscópico (Hollands y Dixey 2002). Estos experimentos ilustran que la