Localización precisa de robots en miniatura e instrumentos quirúrgicos en el interior del cuerpo

Lo que hasta hace poco sonaba a ciencia ficción ya está muy avanzado en su desarrollo: nanorobots que se mueven de forma autónoma por el cuerpo

04.04.2024

Derecha: Robot en miniatura con rastreador SMOL incorporado, el imán incorporado sólo mide 1 mm; izquierda: Trayectoria de movimiento en forma de R de un robot en miniatura controlado por SMOL.

En la medicina del futuro, diminutos robots navegarán de forma autónoma por los tejidos y los instrumentos médicos indicarán su posición dentro del cuerpo durante la cirugía. Ambas cosas exigen que los médicos puedan localizar y controlar los dispositivos con precisión y en tiempo real. Hasta ahora no existía ningún método adecuado para ello. Científicos del Centro Alemán de Investigación Oncológica (DKFZ) han descrito ahora un método de señalización basado en un imán oscilante que puede mejorar notablemente estas aplicaciones médicas.

Lo que hasta hace poco sonaba a ciencia ficción ya está muy avanzado en su desarrollo: Se espera que los nanorobots que se mueven de forma autónoma por el cuerpo transporten fármacos, tomen medidas en los tejidos o realicen intervenciones quirúrgicas. Ya se han desarrollado nanorobots accionados magnéticamente que navegan por el músculo, por el cuerpo vítreo del ojo o por el sistema de vasos sanguíneos.

Sin embargo, faltan sistemas sofisticados para seguir y controlar en tiempo real las actividades de los robots en el interior del cuerpo. Las técnicas de imagen tradicionales sólo son adecuadas hasta cierto punto. La resonancia magnética (RM) tiene una resolución temporal limitada, la tomografía computerizada (TC) está asociada a la exposición a la radiación y la fuerte dispersión de las ondas sonoras limita la resolución local de los ultrasonidos.

Un equipo dirigido por Tian Qiu, del DKFZ de Dresde, ha inventado un nuevo método para resolver este problema. El diminuto dispositivo que han desarrollado se basa en un oscilador magnético, es decir, un imán que oscila mecánicamente situado en una carcasa de tamaño milimétrico. Un campo magnético externo puede excitar el imán para que vibre mecánicamente. Cuando la oscilación vuelve a ceder, esta señal puede registrarse con sensores magnéticos. El principio básico es comparable al de la resonancia magnética nuclear. Los investigadores denominan a este método "localización magneto-oscilatoria a pequeña escala" (SMOL).

SMOL permite determinar la posición y orientación del pequeño dispositivo a gran distancia (más de 10 cm), con gran precisión (menos de 1 mm) y en tiempo real. A diferencia de los métodos de seguimiento basados en imanes estáticos, SMOL puede detectar movimientos en los seis grados de libertad y con una calidad de señal significativamente mayor. Como el dispositivo se basa en campos magnéticos débiles, es inocuo para el cuerpo, inalámbrico y compatible con muchos dispositivos y técnicas de imagen convencionales.

"El método SMOL tiene muchas aplicaciones posibles", afirma Felix Fischer, primer autor de la presente publicación. "Ya hemos integrado el sistema en robots en miniatura e instrumentos para cirugía mínimamente invasiva. Sería concebible una combinación con endoscopios de cápsula o el marcado de tejido tumoral para una radioterapia muy precisa. Nuestro método también podría suponer una ventaja decisiva para la robótica quirúrgica totalmente automatizada o las aplicaciones de realidad aumentada."

"SMOL sólo requiere un equipo técnico comparativamente sencillo. Gracias a sus dimensiones milimétricas, el oscilador puede integrarse en muchos instrumentos existentes, y aún hay potencial para una mayor miniaturización. Gracias a su precisa resolución espacial y temporal, nuestra técnica tiene el potencial de hacer avanzar significativamente muchos procedimientos médicos del futuro", comenta Tian Qiu, autor principal de la publicación actual.

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