Cirugía asistida por ordenador

El componente más importante para CAS es el desarrollo de un modelo preciso del paciente. Esto se puede lograr mediante diversas tecnologías de imágenes médicas, como TC , RM , rayos X , ultrasonido y muchas más. Para generar este modelo, la región anatómica a operar debe escanearse y cargarse en el sistema informático. Es posible emplear varios métodos de escaneo, combinando los conjuntos de datos mediante 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 escaneo disponibles, se prefiere la TC, ^{[ 1 ]} porque se sabe que los conjuntos de datos de RM tienen deformaciones volumétricas que pueden generar imprecisiones. Un ejemplo de conjunto de datos puede incluir la recopilación de datos compilados con 180 cortes de TC, separados por 1 mm, cada uno con 512 x 512 píxeles . Los contrastes del conjunto de datos 3D (con sus decenas de millones de píxeles ) proporcionan el detalle de las estructuras de tejidos blandos y duros, lo que permite a una computadora diferenciar y separar visualmente para un ser humano los distintos tejidos y estructuras. Los datos de imagen tomados de un paciente a menudo incluyen puntos de referencia intencionados, para poder realinear posteriormente el conjunto de datos virtual con el paciente real durante la cirugía. Véase registro de pacientes . 

El análisis de imágenes implica la manipulación del modelo 3D del paciente para extraer información relevante de los datos. Por ejemplo, utilizando los diferentes niveles de contraste de los distintos tejidos en la imagen, se puede modificar un modelo para mostrar solo estructuras duras como el hueso, o visualizar el flujo de arterias y venas a través del cerebro.

Mediante software especializado, el conjunto de datos recopilados se puede representar como un modelo 3D virtual del paciente. Este modelo puede ser manipulado fácilmente por el cirujano para obtener vistas desde cualquier ángulo y a cualquier profundidad dentro del volumen. De esta manera, el cirujano puede evaluar mejor el caso y establecer un diagnóstico más preciso. Además, la intervención quirúrgica se planificará y simulará virtualmente antes de la cirugía real (simulación quirúrgica asistida por ordenador [CASS]). Mediante software específico, el robot quirúrgico se programará para ejecutar las acciones planificadas durante la intervención quirúrgica.

En la cirugía asistida por ordenador, la intervención propiamente dicha se denomina navegación quirúrgica. Mediante el sistema de navegación, el cirujano utiliza instrumentos especiales, que son rastreados por dicho sistema. La posición del instrumento rastreado en relación con la anatomía del paciente se muestra en imágenes del paciente a medida que el cirujano lo mueve. De este modo, el cirujano utiliza el sistema para "navegar" hasta la ubicación del instrumento. La información que proporciona el sistema sobre la ubicación del instrumento resulta especialmente útil en situaciones en las que el cirujano no puede ver la punta del instrumento, como en las cirugías mínimamente invasivas.

La cirugía robótica es un término que se utiliza para describir las acciones coordinadas de un cirujano y un robot quirúrgico (programado para realizar ciertas acciones durante la planificación preoperatoria). Un robot quirúrgico es un dispositivo mecánico (generalmente con forma de brazo robótico) controlado por computadora. La cirugía robótica se puede clasificar en tres tipos, según el grado de interacción del cirujano durante el procedimiento: control supervisado, telecirugía y control compartido. ^{[ 2 ]} En un sistema de control supervisado, el procedimiento lo ejecuta exclusivamente el robot, que realiza 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 estos trabajen según un programa predeterminado. En los sistemas de control compartido, el cirujano realiza el procedimiento con la ayuda de un robot que permite manipular el instrumento con precisión. En la mayoría de los robots, el modo de funcionamiento se puede seleccionar para cada intervención, según la complejidad quirúrgica y las particularidades del caso.

Los telemanipuladores se utilizaron por primera vez en neurocirugía en la década de 1980. Esto permitió un mayor desarrollo de la microcirugía cerebral (compensando el temblor fisiológico del cirujano hasta diez veces), aumentando la exactitud y precisión de la intervención. Además, abrió las puertas a la cirugía cerebral mínimamente invasiva, reduciendo el riesgo de morbilidad postoperatoria al evitar daños accidentales a centros adyacentes.

La neurocirugía asistida por computadora también incluye procedimientos de columna vertebral que utilizan sistemas de navegación y robótica. Los sistemas de navegación disponibles actualmente incluyen Medtronic StealthStation, BrainLab , 7D Surgical , Stryker y Zeta Surgical Zeta; los sistemas robóticos disponibles actualmente incluyen Mazor Renaissance, MazorX, Globus Excelsius GPS y Brainlab Cirq. ^{[ 3 ]}

La navegación de segmentos óseos es el enfoque quirúrgico moderno en cirugía ortognática (corrección de las anomalías de las mandíbulas y el cráneo), en cirugía de la articulación temporomandibular (ATM) o en la reconstrucción del tercio medio facial y la órbita . ^{[ 4 ]}

También se utiliza en implantología, donde se puede visualizar el hueso disponible y simular la posición, la angulación y la profundidad de los implantes antes de la cirugía. Durante la intervención, el cirujano recibe orientación visual y alertas sonoras. IGI (Image Guided Implantology) es uno de los sistemas de navegación que utiliza esta tecnología.

Cirugía de implantes asistida por computadora (CAIS)

Se están desarrollando y aplicando nuevos conceptos terapéuticos como la cirugía guiada en la colocación de implantes dentales. Recientemente, los diferentes enfoques para la cirugía guiada en el campo de la Implantología Oral se clasificaron bajo el término más amplio de "Cirugía de Implantes Asistida por Computadora" (CAIS). ^{[ 5 ]} La CAIS requiere el plan de tratamiento digital del paciente individual y, posteriormente, se pueden utilizar tecnologías estáticas, dinámicas y robóticas para la colocación guiada del implante. ^{[ 6 ]} La estática utiliza guías prefabricadas para dirigir la osteotomía y la colocación del implante, ^{[ 7 ]} la dinámica se basa en el seguimiento en tiempo real de la posición de las fresas a través de tecnología óptica ^{[ 8 ]} mientras que la robótica incluye la colocación del implante mediante la colaboración de un brazo robótico autónomo. ^{[ 9 ]} Actualmente, hay siete sistemas robóticos CAIS disponibles comercialmente en diferentes regiones del mundo, originarios de China o EE. UU. La mayoría utiliza tecnología de seguimiento óptico para el posicionamiento espacial, mientras que los desarrolladores están explorando activamente enfoques tanto colaborativos como autónomos ^{[ 10 ].} Aunque se ha demostrado que la CAIS robótica logra una mayor precisión en la colocación de implantes en un metaanálisis de ensayos clínicos ^{[ 11 ]} , varios inconvenientes relacionados con el costo/efectividad y la eficiencia general impiden actualmente una amplia implementación de dichos sistemas en la práctica clínica habitual. ^{[ 12 ].}

Se ha informado que los enfoques híbridos, donde se combinan CAIS estático y dinámico en la misma cirugía ^{[ 13 ],} logran una precisión ligeramente superior a la obtenida con cualquiera de ellos por separado. Sin embargo, esto se ha logrado en entornos de investigación ^{[ 14 ]} y su implementación en la práctica clínica habitual podría no ser factible debido al aumento de costos y complejidad.

La rehabilitación protésica también se planifica y realiza en paralelo a los procedimientos quirúrgicos. La planificación es fundamental y se lleva a cabo en colaboración entre el cirujano, el odontólogo y el técnico dental. Los pacientes edéntulos, ya sea de una o ambas mandíbulas, se benefician al reducirse el tiempo de tratamiento. ^{[ 15 ]}

En el caso de los pacientes edéntulos, el soporte de las prótesis dentales convencionales suele verse comprometido debido a una atrofia ósea moderada, incluso si las prótesis se construyen basándose en una morfología anatómica correcta.

Mediante tomografía computarizada de haz cónico, se escanean tanto al paciente como la prótesis existente. Además, se escanea únicamente la prótesis. Se colocan perlas de vidrio de diámetro definido en la prótesis, que sirven como puntos de referencia para la planificación posterior. Los datos resultantes se procesan y se determina la posición de los implantes. El cirujano, utilizando un software especializado, planifica la colocación de los implantes basándose en conceptos protésicos que consideran la morfología anatómica. Una vez finalizada la planificación quirúrgica, se crea una guía quirúrgica CAD/CAM para la colocación dental. La férula quirúrgica con soporte mucoso garantiza la colocación precisa de los implantes en el paciente. Paralelamente, se fabrica la nueva prótesis sobre implantes.

El técnico dental, utilizando los datos de los escaneos previos, fabrica un modelo que representa la situación tras la colocación del implante. Los pilares protésicos ya están prefabricados. Se puede elegir su longitud e inclinación. Los pilares se conectan al modelo en una posición que tiene en cuenta la situación protésica. Se registra la posición exacta de los pilares. El técnico dental puede entonces fabricar la prótesis.

El ajuste de la guía quirúrgica está clínicamente comprobado. Posteriormente, la guía quirúrgica se fija mediante un sistema de pasadores de soporte de tres puntos. Antes de la fijación, se recomienda irrigar con un desinfectante químico. Los pasadores se insertan a través de vainas definidas desde el lado vestibular al lado oral de la mandíbula. Debe considerarse la anatomía de los ligamentos y, si es necesario, se puede lograr la descompensación con mínimas intervenciones quirúrgicas. El ajuste adecuado de la plantilla es crucial y debe mantenerse durante todo el tratamiento. Independientemente de la resistencia de la mucosa, se logra una fijación correcta y estable mediante la fijación ósea. El acceso a la mandíbula ahora solo se puede lograr a través de los manguitos integrados en la plantilla quirúrgica. Utilizando fresas específicas a través de los manguitos, se retira la mucosa. Cada fresa utilizada lleva un manguito compatible con los manguitos de la plantilla, lo que garantiza que se alcance la posición final, pero no se puede avanzar más en la cresta alveolar. El procedimiento posterior es muy similar a la colocación tradicional de implantes. Se perfora el orificio piloto y luego se expande. Con la ayuda de la férula, finalmente se colocan los implantes. Después de eso, se puede retirar la férula.

Con la ayuda de una plantilla de registro, los pilares se pueden fijar y conectar a los implantes en la posición definida. Se debe conectar al menos 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 capuchones cónicos de oro, que representan las coronas secundarias. En caso necesario, la transición de los capuchones cónicos de oro a la mucosa se puede aislar con anillos de goma para dique.

La nueva prótesis corresponde a una prótesis total convencional, pero su base contiene cavidades para la incorporación de las coronas secundarias. La prótesis se controla en su posición final y se corrige si es necesario. Las cavidades se rellenan con un cemento autopolimerizable y la prótesis se coloca en su posición final. Tras el proceso de autopolimerización, las tapas de oro se cementan definitivamente en las cavidades de la prótesis, la cual puede retirarse. El exceso de cemento puede eliminarse y pueden ser necesarias algunas correcciones, como el pulido o el relleno insuficiente alrededor de las coronas secundarias. La nueva prótesis se ajusta mediante una construcción de coronas telescópicas de doble cono. En la posición final, la prótesis se fija a los pilares para asegurar una sujeción adecuada.

En una 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. Gracias a la aplicación de la férula, no es necesario levantar los tejidos blandos. El paciente experimenta menos sangrado, inflamación y molestias. También se evitan complicaciones como lesiones en estructuras vecinas. El uso de imágenes 3D durante la fase de planificación facilita la comunicación entre el cirujano, el dentista y el técnico dental, y permite detectar y solucionar cualquier problema con facilidad. Cada especialista acompaña todo el tratamiento y se facilita la interacción. Dado que el resultado final ya está planificado y toda la intervención quirúrgica se realiza según el plan inicial, la posibilidad de cualquier desviación se reduce al mínimo. Gracias a la eficacia de la planificación inicial, la duración total del tratamiento es menor que la de cualquier otro procedimiento.

La cirugía guiada por imágenes y la cirugía asistida por ordenador (CAS) en otorrinolaringología suelen consistir en la navegación de datos de imágenes preoperatorias, como tomografías computarizadas (TC) o tomografías computarizadas de haz cónico, para ayudar a localizar o evitar estructuras anatómicamente importantes, como el nervio óptico o la abertura del seno frontal. ^{[ 16 ]} En la cirugía del oído medio se ha aplicado la cirugía robótica debido a la necesidad de realizar acciones de alta precisión. ^{[ 17 ]}

La aplicación de la cirugía robótica está muy extendida en ortopedia, especialmente en intervenciones rutinarias, como la artroplastia total de cadera ^{[ 18 ]} o la inserción de tornillos pediculares durante la fusión espinal. ^{[ 19 ]} También es útil en la planificación previa y la guía de la posición anatómica correcta de los fragmentos óseos desplazados en fracturas, lo que permite una buena fijación mediante osteosíntesis , especialmente en huesos mal rotados . Los primeros sistemas CAOS incluyen HipNav , OrthoPilot y Praxim. Recientemente, se han desarrollado herramientas de navegación minióptica llamadas Intellijoint HIP para procedimientos de artroplastia de cadera. ^{[ 20 ]}

Con la llegada de la cirugía asistida por ordenador, se han logrado grandes avances en la cirugía general hacia enfoques mínimamente invasivos. La laparoscopia en cirugía abdominal y ginecológica es una de las beneficiarias, permitiendo que los robots quirúrgicos realicen operaciones rutinarias, como colecistectomías o incluso histerectomías. En 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 han contribuido a los abordajes laparoscópicos para pieloplastia, nefrectomía o intervenciones prostáticas. ^{[ 21 ] [ 22 ]}

Entre sus aplicaciones se incluyen la fibrilación auricular y la terapia de resincronización cardíaca. Se utiliza una resonancia magnética o una tomografía computarizada preoperatoria para planificar el procedimiento. Las imágenes, los modelos o la información de planificación preoperatoria se pueden sincronizar con la imagen fluoroscópica intraoperatoria para guiar los procedimientos.

La radiocirugía también incorpora sistemas robóticos avanzados. CyberKnife es un ejemplo de este sistema, que cuenta con un acelerador lineal ligero montado en un brazo robótico. Se guía hacia los procesos tumorales utilizando las estructuras esqueléticas como sistema de referencia (Sistema de Radiocirugía Estereotáctica). Durante el procedimiento, se utiliza radiografía en tiempo real para posicionar con precisión el dispositivo antes de administrar el haz de radiación. El robot puede compensar el movimiento respiratorio del tumor en tiempo real. ^{[ 23 ]}