Un robot quirúrgico remoto va a la Estación Espacial Internacional


En un futuro próximo, la NASA y otras agencias espaciales enviarán astronautas más allá de la órbita terrestre baja (LEO) por primera vez en más de cincuenta años. Pero a diferencia de la Era Apolo, estas misiones consistirán en que los astronautas pasen períodos prolongados en la Luna y viajen hacia y desde Marte (con algunos meses de operaciones en la superficie en el medio). Más allá de eso, también está la comercialización planificada de LEO y el espacio cis-lunar, lo que significa que millones de personas podrían vivir a bordo de hábitats espaciales y asentamientos en la superficie mucho más allá de la Tierra.

Shane Farritor, cofundador y director de tecnología de Virtual Incision. Crédito: Craig Chandler/UNL

Esto presenta muchos desafíos, que incluyen la posibilidad de que los enfermos y heridos no tengan médicos con licencia para realizar una cirugía que podría salvarles la vida. Para abordar esto, el profesor Shane Farritor y sus colegas del Nebraska Innovation Campus (NIC) de la Universidad de Nebraska-Lincoln (UNL) han desarrollado el Miniaturized In-vivo Robotic Assistant (MIRA). En 2024, esta plataforma portátil miniaturizada de cirugía asistida por robot (RAS) volará a la Estación Espacial Internacional (ISS) para una misión de prueba para evaluar su capacidad para realizar procedimientos médicos en el espacio.

Farritor es el profesor de ingeniería David and Lederer en la Universidad de Nebraska y estudió robótica en el MIT. Como parte de sus estudios, trabajó con el Centro Espacial Kennedy de la NASA, el Centro de Vuelo Espacial Goddard y el Laboratorio de Propulsión a Chorro en apoyo del programa Mars Exploration Rover (MER) de la NASA. Esto consistió en ayudar a diseñar y ensamblar los rovers Curiosity y Perseverance, definir su planificación de movimiento e inventar un proceso en el que los detectores solares del rover se usan para determinar su dirección de viaje.

En 2006, él y Dmitry Oleynikov, ex profesor de cirugía del Centro Médico de la Universidad de Nebraska (UNMC), fundaron Virtual Incision, una nueva empresa con sede en el NIC. En abril de 2022, Farritor fue nombrado ganador inaugural del Premio a la Innovación y Comercialización de Propiedad Intelectual de la Facultad, otorgado por la Universidad de Nebraska para propiedad intelectual. Durante casi 20 años, Farritor, Oleynikov y sus colegas han estado desarrollando la sala de cirugía robótica MIRA, que ha atraído más de 100 millones de dólares en capital de riesgo.

Recientemente, la NASA otorgó a Virtual Incision una subvención de $ 100,000 a través del Programa Establecido para Estimular la Investigación Competitiva (EPSCoR) del Departamento de Energía de EE. UU. (DoE) para ayudar a los ingenieros y especialistas en robótica en el NIC a prepararlo para su prueba a bordo de la ISS. En comparación con las suites quirúrgicas robóticas convencionales, MIRA ofrece dos ventajas. En primer lugar, sus instrumentos se pueden insertar a través de pequeñas incisiones, lo que permite a los médicos realizar operaciones mínimamente invasivas (como cirugía abdominal y resecciones de colon). En segundo lugar, la tecnología podría permitir la telemedicina, donde los cirujanos pueden realizar operaciones de forma remota y brindar servicios en lugares alejados de un centro médico.

En la Tierra, esta tecnología ya permite a los médicos ayudar a las personas en lugares lejanos donde los servicios no están disponibles. Sin embargo, la tecnología MIRA tiene el beneficio adicional de realizar operaciones de forma autónoma, lo que significa que los astronautas que sirven en la Luna y Marte podrían recibir atención médica sin la necesidad de un cirujano humano. Dijo John Murphy, CEO de Virtual Incision, en un reciente comunicado de prensa de la empresa:

“La plataforma Virtual Incision MIRA fue diseñada para brindar la potencia de un dispositivo de cirugía asistida por robot de computadora central en un tamaño miniaturizado, con el objetivo de hacer que RAS sea accesible en cualquier quirófano del planeta. Trabajar con la NASA a bordo de la estación espacial probará cómo MIRA puede hacer que la cirugía sea accesible incluso en los lugares más lejanos”.

La estudiante graduada de ingeniería de Nebraska, Rachael Wagner, ajusta el robot quirúrgico MIRA. Crédito: UNL

Durante el próximo año, Farritor trabajará con la estudiante graduada de ingeniería Rachael Wagner para preparar MIRA para las operaciones a bordo de la ISS. Wagner comenzó a trabajar con Farritor como estudiante de pregrado y ocupó un puesto en Virtual Incision en 2018 después de completar su licenciatura en ingeniería mecánica. Esto consistirá en escribir software, configurar MIRA para que quepa dentro de un casillero de experimentos y probar el dispositivo para garantizar que sea lo suficientemente resistente para sobrevivir al lanzamiento a bordo de un cohete y que funcione según sea necesario en el espacio.

En agosto de 2021, MIRA realizó con éxito su primera cirugía remota como parte de un estudio clínico bajo una exención de dispositivo de investigación (IDE) de la Administración de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos (FDA). El procedimiento, realizado por el Dr. Michael A. Jobst en el Bryan Medical Center en Lincoln, Nebraska, consistió en una hemicolectomía derecha (donde se extirpa la mitad del colon) y se logró con una sola incisión dentro del ombligo. Dijo el Dr. Jobst:

“La plataforma MIRA es una verdadera plataforma innovadora para la cirugía general, y es extremadamente gratificante ser el primer cirujano del mundo en utilizar el sistema. El procedimiento transcurrió sin problemas y el paciente se está recuperando bien. Estoy emocionado de participar en dar los primeros pasos para aumentar el acceso a la cirugía asistida por robot, que tiene claros beneficios para los pacientes”.

Shane Farritor y el robot quirúrgico MIRA en la oficina y el laboratorio del Centro de Innovación de Nebraska del grupo. Crédito: Craig Chandler/UNL

En otro experimento, el ex astronauta Clayton Anderson (un astronauta retirado de la NASA) operó MIRA desde el Centro Espacial Johnson, indicándolo para que realizara tareas similares a las de una cirugía en un quirófano en el Centro Médico de la Universidad de Nebraska, ubicado a 1450 km (900 millas) de distancia. . Durante su próxima prueba a bordo de la ISS, MIRA operará de forma autónoma sin la ayuda de un controlador. Por el bien de esta prueba, el robot cortará bandas de goma tensas (simulando piel) y empujará anillos de metal a lo largo de un alambre (simulando operaciones delicadas).

“Estas simulaciones son muy importantes debido a todos los datos que recopilaremos durante las pruebas”, dijo Wagner en un comunicado de Nebraska News. Esta prueba será la operación más autónoma del robot hasta el momento, cuyo objetivo es conservar el ancho de banda de comunicaciones de la estación espacial y minimizar el tiempo que los astronautas pasan con el experimento. Sin embargo, el objetivo de esta misión no es demostrar la autonomía del robot (que aún es limitada) sino afinar el funcionamiento del robot en gravedad cero. Estos experimentos ayudarán a validar la tecnología para futuras misiones de larga duración en LEO y más allá. Como dijo Farritor:

“La NASA tiene planes ambiciosos para viajes espaciales de larga duración y es importante probar las capacidades de la tecnología que pueden ser beneficiosas durante las misiones medidas en meses y años. MIRA continúa ampliando los límites de lo que es posible en RAS y estamos satisfechos con su desempeño hasta ahora durante los ensayos clínicos. Estamos entusiasmados de dar un paso más y ayudar a identificar lo que podría ser posible en el futuro a medida que los viajes espaciales se vuelven una realidad para la humanidad”.

A medida que los humanos viajen más y más lejos de la Tierra, deberán ser lo más autosuficientes posible. En la Luna, Marte y otros lugares en el espacio profundo, las misiones de reabastecimiento no son prácticas, al igual que los médicos o pacientes que viajan hacia y desde estos lugares. Esto significa que, además de poder cultivar sus propios alimentos, utilizar los recursos locales para satisfacer sus necesidades (ISRU), confiar en los sistemas de soporte de vida biorregenerativos y generar electricidad localmente, deberán brindar servicios esenciales como atención médica y cirugía.

Con información de Phys.org

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