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INVESTIGACIÓN

Realidad mixta y neurocirugía: Eliminación de tumores cerebrales con precisión 3D

Los investigadores desarrollan procedimientos asistidos de manera digital que podrían usarse en situaciones clínicas futuras.

El cerebro humano tiene una complejidad y fragilidad asombrosas. Entonces, extirpar un tumor de uno es uno de los procedimientos más complicados de la medicina moderna. Algunos tumores crecen de manera profunda dentro de la materia gris y pueden ser difíciles de ver y acceder. Otros pueden extenderse de manera desordenada en proyecciones similares a tentáculos, lo que hace que la necesidad de una cirugía de precisión sea primordial.

Ahora, un equipo de investigación académica del Sistema de Salud de la Universidad Nacional de Singapur (NUHS, por sus siglas en inglés) explora cómo los procedimientos asistidos de manera digital podrían algún día brindar a los neurocirujanos una vista 3D mejorada y aumentada del cerebro de un paciente mediante el uso de las capacidades de realidad mixta de Microsoft HoloLens 2.

El proyecto es parte del Programa Holomedicina más amplio de NUHS, que analiza cómo se podría aplicar HoloLens 2 en una variedad de situaciones clínicas futuras. Como tal, se suma al trabajo de los médicos en varios otros países que ya utilizan la tecnología de realidad mixta en una lista cada vez mayor de formas.

La Autoridad de Ciencias de la Salud (HSA, por sus siglas en inglés) del Gobierno de Singapur ha otorgado una licencia de clase A y la certificación Estándar SS620 de Singapur para el software de la solución, desarrollado por apoQlar, una empresa alemana especializada en tecnologías de holomedicina.

El equipo de NUHS ahora ha comenzado a realizar estudios para comparar el potencial de la neurocirugía asistida por HoloLens 2 con la práctica clínica actual en varios quirófanos de NUHS en Singapur.

El trabajo en el proyecto aún se encuentra en la etapa de investigación y desarrollo y se necesitarán más aprobaciones regulatorias antes de que la nueva tecnología pueda usarse como herramienta principal en operaciones con pacientes reales.

HoloLens 2 funciona con gestos con las manos y comandos de voz, lo que permite al cirujano ver imágenes holográficas en 3D de la anatomía de un paciente creadas a partir de exploraciones tomadas con anterioridad. Estas imágenes se muestran en la visera de los auriculares y dan el efecto de superponerse al paciente durante una operación. Los cirujanos pueden mover esas imágenes virtuales para verlas desde diferentes ángulos. También pueden usar HoloLens 2 para acceder a los datos del paciente durante la cirugía, acceder a videos o documentos para ayudar a resolver problemas y comunicarse con otros especialistas para obtener asesoramiento.

En este momento, el equipo de investigación de NUHS quiere que los neurocirujanos experimenten y evalúen HoloLens 2 mientras operan, pero que no confíen en él como herramienta principal. En cambio, los médicos deben adherirse a las prácticas y procedimientos clínicos estándar. En la actualidad, los cirujanos consultan de manera constante a las tomografías computarizadas o resonancias magnéticas que se muestran en las pantallas mientras operan.

Cuando miran hacia las pantallas y luego hacia el paciente, lo que hacen es, en efecto, reconstruir de manera mental una imagen 2D (un escaneo) en un objeto 3D (la cabeza del paciente). Incluso con los dispositivos de navegación intraoperatorios modernos, esta no es una tarea fácil ya que la pantalla de navegación siempre está a cierta distancia del campo de operación real.

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“Tienes que mirar la pantalla. Luego miras el objeto y dices: “Creo que está aquí”, explica el profesor asociado Ngiam Kee Yuan, que supervisa el desarrollo y la implementación del Programa de Holomedicina de NUHS y también es el Director de Tecnología del Grupo de NUHS.

El objetivo es que HoloLens 2 reemplace este constante vaivén mental, dice. En cambio, un mapa 3D de un cerebro, creado a partir de escaneos, se muestra en la visera de un auricular y aparece superpuesto sobre la vista del paciente en la vida real del cirujano en forma de un holograma interactivo.

Esta precisa vista aumentada de manera efectiva permitirá al cirujano “mirar” dentro de la cabeza del paciente y a través del cráneo y el tejido cerebral. El cirujano puede “ver” el tumor in situ y en detalle a medida que avanza la operación.

Tiene el potencial de ser una guía muy precisa que, hasta ahora, habría sido materia de ciencia ficción o de una película de superhéroes.

“Si un médico tuviera las habilidades de Iron Man, esto es lo que se esperaría que vieran”, dice el profesor Ngiam.

Un hombre con una diadema de realidad mixta mira una computadora portátil con una pantalla grande también en el fondo.

“De manera potencial, nos proporciona una plataforma para realizar investigación y desarrollo sobre las capacidades que siempre hemos querido”.

– Dr. Gao Yujia

En un entorno quirúrgico que utiliza HoloLens 2, la imagen holográfica del cerebro del paciente se bloquea de manera digital en su posición sobre la cabeza del paciente. Parece permanecer en su lugar desde cualquier ángulo, incluso si el usuario camina alrededor del quirófano. De hecho, varios cirujanos que usan diademas pueden mirar la misma imagen al mismo tiempo, y la imagen debe ser precisa para todos, lo que brinda la posibilidad de mejorar el trabajo en equipo y la coordinación.

El doctor Gao Yujia, líder del programa NUHS para el Programa de Holomedicina, recuerda un “factor sorpresa” inmediato cuando se puso por primera vez los auriculares HoloLens 2.

“Lo que sentí fue que este es un dispositivo que puede permitirnos hacer muchas cosas que hemos querido hacer, pero no hemos podido, porque no tenemos la capacidad para hacerlo. De manera potencial, nos proporciona una plataforma para realizar investigación y desarrollo sobre las capacidades que siempre hemos querido”, dice.

El Dr. Gao y el profesor Ngiam esperan que HoloLens 2 pueda mejorar los resultados clínicos y mejorar la seguridad y la recuperación del paciente. Además de la neurocirugía, esta tecnología también se puede aplicar a otros tipos de cirugía, como operaciones de columna complejas, cirugía de hígado, cirugías de reconstrucción facial y muchas otras. Sin embargo, debido a la complejidad de algunos de estos procedimientos, pueden pasar algunos años o investigación y desarrollo adicionales antes de que veamos un uso más generalizado de esta tecnología en el quirófano.

LEAN el comunicado de prensa de NUHS

Han habido avances significativos en la última década para ayudar a los médicos a navegar por órganos complejos. Pero la cirugía cerebral se mantiene con una complejidad extrema y los resultados dependen de la habilidad del cirujano. Con HoloLens 2, los cirujanos también pueden utilizar un “cuadro de corte” que proporciona vistas 2D de áreas relevantes. Es un poco como mirar desde el interior de una pecera cuadrada a la porción relevante del cerebro en el otro lado del cristal.

“Te da un corte, por lo que puedes tener una mirada muy detallada durante la operación de cuán profundo es el tumor en sí (y) de su ubicación en 3D. Creo que ninguno de los sistemas de guía existentes puede igualarlo”, dice el profesor Ngiam.

Una cirugía cerebral exitosa requiere algo más que la extirpación del tumor, dice. “El cerebro es un órgano muy sensible y es de igual importancia minimizar el daño al tejido circundante. Y HoloLens 2 también pueden ayudar a hacer eso”.

El profesor Ngiam cree que una vez que HoloLens 2 esté en uso generalizado, es muy probable que los especialistas le encuentren nuevos usos. Esto ya ha sucedido. Cuando los neurocirujanos de NUHS comenzaron a probar la tecnología, un neurocirujano encontró una forma de integrar datos de un proyecto internacional de conexión cerebral. “Esto no habría sucedido si esta tecnología no estuviera disponible. Hacer que esto esté disponible ha abierto esta posibilidad”, dijo.

Un hombre sonríe.

“El cerebro es un órgano muy sensible y es de igual importancia minimizar el daño al tejido circundante. Y HoloLens también puede ayudar a hacer eso”.

– Ngiam Kee Yuan, profesor asociado

El proyecto identifica conexiones entre ubicaciones específicas en el cerebro y la parte del cuerpo que controla. Con esta información, un neurocirujano podría saber que un procedimiento puede, por ejemplo, implicar un mayor riesgo de paralizar los dedos de alguien o afectar su habla.

Los cirujanos no serán los únicos que podrán probar HoloLens 2. También tiene una utilidad potencial para los pacientes. Durante una consulta previa a la cirugía, un paciente puede usar una diadema y ver con exactitud dónde está el tumor y los riesgos que podría presentar la cirugía.

“Con más información y más comprensión, es más fácil para ellos procesar toda la situación y tomar una decisión informada”, dijo el profesor Ngiam.

También ayuda a las familias. HoloLens 2 pueden ofrecer una comprensión mucho más detallada de los desafíos que enfrenta el paciente y pueden estar mucho mejor equipados para tomar las decisiones necesarias.

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“Esto es de particular importancia para garantizar una atención óptima en una cultura como la de Singapur, donde los familiares desempeñan un papel importante en el proceso de toma de decisiones”, dice el profesor Ngiam.

NUHS espera convertirse en un desarrollador activo para ayudar a encontrar nuevos usos para la tecnología, que se pueden compartir a nivel internacional.

“Trabajaríamos con nuestros socios para hacer que la holomedicina sea personalizable, más fácil de usar y de aplicación clínica”, dijo el profesor Ngiam.

Dos hombres sonríen mientras se paran frente a una pantalla de video.
Profesor asociado Ngiam Kee Yuan (izquierda) y Dr. Gao Yujia.