Cómo la imagenología posibilitará la cirugía robótica de precisión: El rol de la inteligencia artificial, realidad aumentada y navegación
La imagenología molecular es uno de los pilares de la cirugía de precisión. Sus aplicaciones cubren desde diagnóstico temprano hasta la planificación de terapia, ejecución y la evaluación certera de resultados. En particular, las soluciones de imagenología molecular tienen alta demanda en estrategias quirúrgicas mínimamente invasivas, como en el campo sustancialmente creciente de la cirugía robótica.
La guía de imágenes es probablemente una de las palancas más críticas para poder realizar la cirugía de precisión. Tres aspectos contribuyen fuertemente en su evolución:
Primero, la radiología y medicina nuclear han hecho posible el identificar de manera temprana el tejido enfermo con una precisión superior y precisión molecular. En particular, la imagenología molecular juega un rol significativo en esta mejora. La imagenología molecular se refiere a la imagenología in vivo de concentraciones de moléculas basado en la presencia de moléculas endógenas o de la inyección de agentes de imagen exógenos.
La detección in vivo ocurre al utilizar una etiqueta radioactiva, fluorescente o magnética o por una firma óptica o electrónica de la molécula objetivo en el enfoque no contrastado. Segundo, el aumento de estrategias de imagenología molecular intervencionista, en la forma de trazadores y modalidades de imagenología molecular quirúrgica; incrementalmente permite a los cirujanos el apuntar y resecar tejido basado en las características moleculares. Tercero, en la arena quirúrgica, significantes paso se han hecho con respecto a las modalidades de guía por imagen (hardware) y conceptos de visualización (software).
Desde la configuración robótica es de alguna manera diferente a la configuración del quirófano, diversas modalidades de guía por imagen han sido específicamente adaptados. Sin embargo, la mayoría de las plataformas albergan una gran cantidad de instrumentos maniobrables. Esto abre un abanico de nuevas ventajas que puede guiar a mejorar el desempeño de las modalidades de guía por imagen.
Imagenología molecular preoperativa para selección quirúrgica, planeación y predicción
La selección de pacientes para cirugía ha sido una tarea del cirujano o de un grupo multidisciplinar de expertos. Tal proceso en ocasiones involucra considerar los metadatos del paciente (estado de salud, edad, ocupación, historial familiar); e infraestructura como material de imagenología para evaluar si la cirugía es la opción más recomendable. El riesgo quirúrgico también puede ser estimado por la observación de los órganos cercanos al sitio quirúrgico y las potenciales trayectorias de acceso.
Al conectar los avances logrados en el campo de dispositivos médicos con estrategias de imagenología molecular basada en trazadores, es posible el proveer una vista más compresible de la dirección a la que la cirugía de precisión se está moviendo. Las mismas tecnologías tenderá a diseminarse en otros enfoques quirúrgicos e indicaciones en donde el robot quirúrgico estará siendo guiado en esta evolución técnica. Una cosa es clara, el futuro de la cirugía de precisión confiará en una interacción entre la imagenología intra y preoperativa; hardware quirúrgico y de estrategias de mejora de visualización avanzadas por IA.
Para la imagenología molecular no invasiva de cuerpo completo, la medicina nuclear permanece como el estándar con un extenso rango de radio-trazadores para varios indicadores; en su mayoría utilizando tanto SPECT o PET, combinados con imagenología anatómica como CT o RM. Con el aumento de estrategias de IA, los primeros estudios subrayan el gran potencial en la imagenología molecular para acelerar y optimizar el proceso de diagnóstico de enfermedades. Desde que un algoritmo de IA muestra el potencial para comparar rápidamente la información del paciente con una base de datos gigantesca de pacientes tratados previamente. Tal tecnología también podría sugerir las estrategias de tratamiento óptimas y predecir el resultado del tratamiento.
En la estructura de la navegación quirúrgica basada en imagenología preoperativa.
La IA ha mostrado también el potencial de asistir en la planeación quirúrgica al proveer de segmentación (semi-) automática de las estructuras de importancia. Diversas tecnologías están siendo utilizadas para registrar las rutas para los pacientes en el quirófano. Los autores esperan que, en la configuración robótica, estas tecnologías de registro eventualmente estarán integradas directamente en las plataformas robóticas. Sin embargo, debido a la deformación y reposicionamiento del paciente, el registro preciso de las rutas preoperativas serán un reto en anatomías de tejido suave.
En la planeación intraoperativa, la toma de decisiones y la asistencia durante la incisión son tal vez una de las áreas que más atención se tiene en la cirugía guiada por imagen. En especial el uso de trazadores para iluminar estructuras especificas utilizando señaladores radioactivos o fluorescentes. Ambas estrategias tienen claras ventajas y desventajas, lo cual ha permitido el uso de trazadores híbridos los cuales son compatibles con diferentes modalidades de imagenología.
La verificación quirúrgica es otra área donde la imagenología molecular está teniendo un rol emergente.
La imagenología y modalidades de conteo permiten confirmar la remoción de estructuras ex vivo vistas tanto en imágenes preoperativas y detectadas intraoperativas. Mientras más información se vuelva disponible y mejor sea su registro, habrá más tareas que serán tomadas de manera semiautónoma por la plataforma robótica. Varios grupos de investigación han demostrado que los robots pueden tomar acciones basadas en trayectorias definidas previamentes de imágenes preoperativas o ser guiados por imagenología intraoperativa. Más desarrollos en esta dirección son esperados.
Con el aumento de la cirugía robótica mínimamente invasiva, más y más instrumentos se han hecho disponibles para optimizar las acciones quirúrgicas. La integración de la imagenología molecular puede ser la clave para traer la cirugía de precisión a un nivel más alto. La plataforma robótica parece ser ideal para dirigir la integración de tecnología quirúrgicas guiadas por imagen.
Además, la comunidad de investigación e ingeniería y el crecimiento exponencial de la IA ha adelantado soluciones de cirugía de precisión; con el propósito para integrar por completo en las modalidades de imagen preoperativa, intraoperativa y postoperativa para lograr una salida óptima del paciente. La medicina nuclear juega un rol crucial en esta evolución, facilitando el diagnosis asistido por computadora, planeación, navegación robótica y detección y verificación a través de ruta quirúrgica completa.
Wendler, T., van Leeuwen, F., Navab, N. and van Oosterom, M., 2021. How molecular imaging will enable robotic precision surgery. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging.
