Realidad aumentada aplicada a la medicina

Realidad aumentada aplicada a la medicina

Desde cascos de realidad mixta hasta imágenes 3D aumentadas, existe un sinnúmero de tecnologías que han ayudado a los médicos a realizar con éxito complejos procedimientos. En este caso, paneles virtuales con datos flotan frente a la mirada del especialista mientras interviene al paciente, así evita voltearse a chequear otras pantallas y reduce la posibilidad de errores fatales.

Una nueva colaboración de dispositivos médicos está brindando a los cirujanos “visión de rayos X” al fusionar imágenes mejoradas digitalmente directamente en el microscopio de un dispositivo quirúrgico.

La tecnología, llamada SyncAR, es una asociación entre los innovadores de tecnología de la salud con sede en Los Ángeles Surgical Theatre y la compañía irlandesa de dispositivos médicos Medtronic.

Si bien los cirujanos generalmente necesitan mirar las pantallas para acceder a los datos del paciente o imágenes mejoradas, lo que agrega tiempo y dificulta el flujo quirúrgico, este sistema permite el acceso a toda esa información en un solo lugar.

“Cuando tienes en tus manos algo delicado, como el cerebro, cada minuto y segundo importa. Cada pequeño movimiento importa”, dice Moty Avisar, director ejecutivo y cofundador de Surgical Theatre. “Si tiene que apartar la cabeza del microscopio para mirar una pantalla y luego retroceder, se perturba la continuidad de la cirugía”.

Fue diseñado específicamente para neurocirugías complejas e incluye imágenes 3D aumentadas o en capas digitales que se crean utilizando la tecnología SyncAR de Surgical Theater. Cada imagen muestra una imagen detallada de la parte específica del cuerpo que se está operando, construida utilizando las exploraciones anatómicas de un paciente, como una resonancia magnética o una tomografía computarizada.

Estas imágenes SyncAR se insertan directamente en un dispositivo quirúrgico StealthStation S8 de Medtronic, un sistema de navegación que está equipado con un microscopio y una pantalla. Las imágenes están completas con marcas de color y visuales precisas en 3D de arterias, vasos, nervios y más.

Luego, el cirujano usa esta tecnología para alternar entre el tejido biológico humano real y el escaneo aumentado, que sirve como un mapa: resaltando áreas cruciales de la anatomía de un paciente para que el cirujano pueda considerar el camino más eficiente para apuntar a un área problemática como un tumor cerebral, y visualice su entorno.

De la realidad aumentada a la visión por rayos X
Avisar dice que la tecnología ya está mostrando aplicaciones beneficiosas. En el caso de la extirpación de tumores, dice que la tecnología “permite al cirujano no solo dirigir la vía más eficiente, sino también ver más allá del tumor en sí”.

“Al permitirles ver el lado oscuro del tumor, pueden detectar nervios y vasos clave en el otro lado y evitarlos”, dice.

La tecnología ha sido aprobada por la FDA en los EE. UU. y actualmente está siendo probada por cirujanos, con planes de expandirse a hospitales en Europa.

El Dr. Thomas Steineke, neurocirujano y presidente del Instituto de Neurociencia del Centro Médico de la Universidad JFK en Nueva Jersey, es uno de esos médicos que prueban el dispositivo. Él dice que la tecnología puede ayudar a los cirujanos a reducir el riesgo de errores humanos y mejorar la eficiencia.

“Imagina que estás realizando una neurocirugía mínimamente invasiva y no tienes una gran línea de visión. Te estás quedando ciego y tienes que consultar tu pantalla con frecuencia”, dice Steineke. “Con esta combinación, puede aparecer y desaparecer de una imagen real y un mapa virtual, y usar eso para avanzar hacia la patología”.

Al tener toda la información necesaria dentro de la pantalla del microscopio, dice que la tecnología “mejora nuestra confianza”, en última instancia, mejor tanto para los cirujanos como para los pacientes.

Aumento de la atención médica
Si bien muchos de nosotros podemos estar familiarizados con la realidad aumentada en aplicaciones cotidianas, como videojuegos o filtros de redes sociales, esta tecnología se está volviendo cada vez más común en la práctica médica.

Un casco de realidad mixta fue utilizado activamente en una cirugía en tiempo real por primera vez por el Dr. Rafael Grossmann, quien usó Google Glass para transmitir en vivo un procedimiento en Londres en 2013.

Con “xvision” los cirujanos de Johns Hopkins Medicine pueden ver imágenes digitales en capas en tiempo real durante los procedimientos.

En 2016, empresas como Proximie, con sede en Londres, habían entrado en el mercado y habían desarrollado un software de realidad aumentada para su uso en computadoras portátiles y tabletas, que puede conectar a cirujanos de todo el mundo. En 2017, Microsoft demostró el potencial de su casco de realidad mixta, HoloLens, como asistente operativo en América Latina.

En junio pasado, el Dr. Timothy Witham de John Hopkins Medicine en Baltimore, Maryland, llevó a cabo el primer procedimiento de neuronavegación espinal guiado por realidad aumentada.

Armado con un auricular AR llamado “xvision” por la startup Augmedics, Witham pudo entrar y salir de las pantallas digitales aumentadas en tiempo real, usando solo sus auriculares, mientras insertaba seis tornillos en la médula espinal de un paciente.

Desde entonces, Witham ha realizado más de 50 cirugías utilizando el casco de realidad aumentada xvision. Él dice que el dispositivo ha mantenido una tasa de eficiencia del 98% hasta ahora, y el siguiente paso será aumentar la fluidez del cirujano con esta tecnología.

“Los sistemas tradicionales exigen que se desvíe la mirada del paciente hacia una pantalla remota, lo que no es una forma natural o intuitiva de hacer las cosas. Hay mucho en juego con un procedimiento alrededor del sistema nervioso central, y cualquier error puede ser catastrófico“, dice Witham.

“Lo que quieres es poder mirar y trabajar en el procedimiento del paciente, simultáneamente”, agrega.

El deseo de este flujo intuitivo ha inspirado toda una red de desarrollo de tecnología de la salud, a medida que los médicos e innovadores trabajan para eliminar pantallas y dispositivos antinaturales del quirófano, siendo SyncAR el último.

“Lo que estamos viendo aquí es una unión de estas dos tecnologías: equipo quirúrgico y realidades aumentadas”, dice Steineke. “Y su combinación es mayor que las partes separadas”.

Referencias:

– https://www.futuro360.com/futuro/esta-tecnologia-utiliza-la-realidad-aumentada-para-dar-superpoderes-a-los-cirujanos_20210617/

Crean un prototipo de mascarilla que puede detectar la infección por COVID-19

Crean un prototipo de mascarilla que puede detectar la infección por COVID-19

Los ingenieros del MIT y la Universidad de Harvard han diseñado una mascarilla facial novedosa que puede diagnosticar al usuario con Covid-19 en aproximadamente 90 minutos. Las máscaras están incrustadas con pequeños sensores desechables que se pueden colocar en otras máscaras faciales y también se pueden adaptar para detectar otros virus. Un nuevo estudio, los investigadores demostraron que los sensores podrían incorporarse no solo en máscaras faciales, sino también en ropa como batas de laboratorio, lo que podría ofrecer una nueva forma de monitorear la exposición de los trabajadores de la salud a una variedad de patógenos u otras amenazas. Los sensores de la máscara facial están diseñados para que el usuario los pueda activar cuando esté listo para realizar la prueba, y los resultados solo se muestran en el interior de la máscara, para privacidad del usuario.

Demostraron que una pequeña salpicadura de líquido que contiene partículas virales, imitando la exposición a un paciente infectado, puede hidratar los componentes del sensor y activarlo. Los sensores pueden diseñarse para producir diferentes tipos de señales, incluido un cambio de color que se puede ver a simple vista, o una señal fluorescente o luminiscente, que se puede leer con un espectrómetro de mano. Los investigadores también diseñaron un espectrómetro portátil que podría integrarse en la tela, donde puede leer los resultados y transmitirlos de forma inalámbrica a un dispositivo móvil.

La máscara también incluye un pequeño depósito de agua que se libera con solo presionar un botón cuando el usuario está listo para realizar la prueba. Esto hidrata los componentes liofilizados del sensor SARS-CoV-2, que analiza las gotas de aire acumuladas en el interior de la máscara y produce un resultado en 90 minutos. Los prototipos desarrollados en este estudio cuentan con sensores en el interior de la máscara para detectar el estado de un usuario, así como sensores colocados en el exterior de las prendas, para detectar la exposición del entorno. Los investigadores también pueden intercambiar sensores por otros patógenos, como la influenza, el Ébola y el Zika, o sensores que han desarrollado para detectar agentes nerviosos organofosforados.

Los investigadores han solicitado una patente sobre la tecnología y ahora esperan trabajar con una empresa para desarrollar aún más los sensores. La mascarilla es probablemente la primera aplicación que podría estar disponible.

Referencias:

  • MIT News | Massachusetts Institute of Technology. 2021. New face mask prototype can detect Covid-19 infection. [online] Available at: <https://news.mit.edu/2021/face-mask-covid-19-detection-0628>
Implante “inflable” de médula espinal podría reducir el dolor de espalda crónico

Implante “inflable” de médula espinal podría reducir el dolor de espalda crónico

El dolor de espalda afecta a una gran cantidad de la población, siendo el dolor crónico el que puede tener un impacto significativo en la calidad de vida de la persona que lo padece, perjudicando no solo su salud, sino también en su desempeño social. Debido a esta situación, la investigación médica se ha centrado en los tratamientos que “alivien” el dolor, pero debido a que las causas que lo producen son multifactoriales, es probable que los métodos pudieran llegar a fallar como tratamientos médicos que combaten el dolor.

Por ello, los avances científicos han cambiado notablemente en los últimos años. Por ejemplo, en la actualidad se cuenta con una tecnología conocida como “estimulador de médula espinal”, a través de la cual se emplean dispositivos implantados quirúrgicamente en una zona de esta parte importante del sistema nervioso. Al ser activados, estos emiten pulsaciones eléctricas que modifican y enmascaran las señales de dolor que son enviadas al cerebro a través de la médula espinal. Los resultados se traducen en un alivio para los pacientes.

Bajo este contexto, un equipo de investigadores de la Universidad de Cambridge en Reino Unido, han creado un novedoso dispositivo que podría ser la solución definitiva para combatir el dolor de espalda crónico. El dispositivo en cuestión es un tipo de “implante inflable” que, a diferencia de otros, no requiere de cirugías tan invasivas para su colocación en la médula espinal y promete resultados iguales o mejores que los obtenidos con otros métodos.

“Nuestro objetivo era hacer algo que cubriera una mayor zona de la médula espinal y que no fuera tan invasivo: un dispositivo que sea clínicamente efectivo pero que no requiera una cirugía compleja y arriesgada. Esto podría ser utilizado como tratamiento que pueda cambiar la vida a muchas personas», explicó en un comunicado el Dr. Christopher Proctor, del Departamento de Ingeniería de Cambridge y uno de los autores principales del estudio publicado en Science Advances.

Una vez ha sido implantado, el dispositivo se extiende como un colchón de tan solo 60 micrómetros de grosor, con solo un pequeño chorro de aire o líquido. Este logro ha sido posible de realizar gracias a la consideración de dos parámetros fundamentales en su diseño: electrónica flexible que permite que un dispositivo cambie su forma después de la implantación y la adición de canales de microfluidos para inflarlo.

“La electrónica de película delgada no es nueva, pero la incorporación de cámaras de fluido es lo que hace que nuestro dispositivo sea único, esto permite que se infle en forma de paleta una vez que está dentro del paciente”, explicó el Dr. Proctor.

Para la validación de su dispositivo, el equipo de científicos de Cambridge lo probó en dos fases. En una primera fase, la validación se realizó “in vitro” a través de modelos de la columna vertebral, con la finalidad de monitorear el funcionamiento de los electrodos del dispositivo. En una segunda fase, el equipo utilizó cadáveres humanos para evaluar las técnicas quirúrgicas requeridas para su implantación. “Este dispositivo puede enrollarse en la forma de una aguja percutánea estándar y luego implantarse en el sitio de interés antes de expandirse in situ, desplegándose en su conformación tipo paleta”, explican los autores en su artículo.

Con el novedoso dispositivo, los investigadores piensan que se podrían combatir los síntomas de dolor de espalda crónico que se presentan en muchas personas. Además, podría reducir la necesidad de cirugías tan invasivas que se requieren al emplear la tecnología de estimuladores de médula espinal.

Referencias:

–  https://ensedeciencia.com/2021/06/29/un-implante-inflable-de-medula-espinal-podria-reducir-el-dolor-de-espalda-cronico/

– https://advances.sciencemag.org/content/7/26/eabg7833

Crean tecnología que hace que los tumores se autodestruyan.

Crean tecnología que hace que los tumores se autodestruyan.

Investigadores de la Universidad de Zúrich diseñaron una nueva tecnología con adenovirus reorientada y protegida (SHREAD), la cual permite al cuerpo secretar agentes terapéuticos en partes específicas donde son necesarios. Siendo de utilidad para reducir los efectos secundarios de la terapia contra el cáncer; además de que podría ser la solución en el empleo de las terapias relacionadas con el SARS-CoV-2 en los pulmones.

Uno de los desafíos más importantes dentro de las terapias oncológicas es la administración de niveles altos y consistentes de agentes antitumorales. Es preciso subrayar que los agentes terapéuticos basados en proteínas, se administran por vía intravenosa y requieren de múltiples dosis para obtener niveles necesarios para que se logre percibir un efecto, no obstante, los tejidos sanos también están expuestos a niveles similares de fármacos, produciendo efectos secundarios.

Ahora, la modificación de un adenovirus (un grupo de virus que causan enfermedades respiratorias como resfriados, conjuntivitis, bronquiolitis… etc.) realizada por los científicos de la Universidad de Zúrich tiene como finalidad el ingresar directamente en las células tumorales y suministrar genes para diversos tratamientos. Una vez dentro, estos genes eliminan los tumores internamente, sirviendo de plataforma para los anticuerpos terapéuticos, citoquinas y otras sustancias de señalización, producidas por las propias células cancerígenas sin extenderse por el torrente sanguíneo donde pueden dañar órganos y tejidos sanos.

Dicho de otro modo, actúan engañando a las células tumorales para producir anticuerpos y así proceder a su eliminación. La aplicación de este novedoso sistema se realizó en el tejido mamario de un ratón, donde este produjo el anticuerpo monoclonal llamado trastuzumab, el cual se une a una proteína llamada HER2, que se encuentra en algunas células cancerosas, ayudando al sistema inmunitario a destruirlas. El equipo descubrió que después de unos días, este sistema (llamado SHREAD) producía más anticuerpos en el cuerpo que cuando se inyectaba el fármaco directamente.

Los científicos utilizaron un modelo con imágenes tridimensionales de alta resolución dentro de los tumores transparentes, para demostrar cómo el anticuerpo actúa, creando poros en los vasos sanguíneos del tumor, para posteriormente destruirlos de adentro hacia fuera.

Actualmente los investigadores están desarrollando esta tecnología en un proyecto financiado por SNF destinado a convertirse en una terapia para el SARS-CoV-2 a través de un aerosol inhalado, que pueda permitir la producción dirigida de terapias con anticuerpos COVID-19 en las células pulmonares.
Referencias:
  • Smith, S., Schubert, R., Simic, B., Brücher, D., Schmid, M., & Kirk, N. et al. (2021). The SHREAD gene therapy platform for paracrine delivery improves tumor localization and intratumoral effects of a clinical antibody. Proceedings Of The National Academy Of Sciences118(21), e2017925118. doi: 10.1073/pnas.2017925118
Científicos avanzan en el combate contra la diabetes a través del reemplazo de células

Científicos avanzan en el combate contra la diabetes a través del reemplazo de células

El páncreas es un órgano con función exocrina y endocrina. Mientras la función exocrina tiene la finalidad de producir ciertas enzimas importantes para la digestión (como la lipasa pancreática), la función endocrina, aquella que se especializa en la producción de la hormona insulina, está restringida a un tipo específico de células de este órgano, conocidas como células beta pancreáticas (localizadas en los islotes de langerhans). La insulina juega un papel fundamental en la regulación y absorción de la glucosa en la sangre.

El páncreas es un órgano con función exocrina y endocrina. Mientras la función exocrina tiene la finalidad de producir ciertas enzimas importantes para la digestión (como la lipasa pancreática), la función endocrina, aquella que se especializa en la producción de la hormona insulina, está restringida a un tipo específico de células de este órgano, conocidas como células beta pancreáticas (localizadas en los islotes de langerhans). La insulina juega un papel fundamental en la regulación y absorción de la glucosa en la sangre.

Cuando existen alteraciones en estas células, se pueden producir múltiples enfermedades metabólicas, siendo la protagonista de todas ellas, la diabetes. En este punto, en los últimos se han tratado de buscar métodos que puedan reparar, revertir o inclusive, sustituir a las células beta pancreáticas, a fin de encontrar alguna cura o tratamiento más eficaz para la diabetes.

Ahora, un equipo de investigadores del Instituto Salk de Estudios Biológicos y de la Universidad Católica San Antonio de Murcia en España, han logrado crear un novedoso protocolo para generar este tipo de células con una alta eficacia a partir de células pluripotentes humanas.

El método ha sido probado “in vitro”y también en modelos biológicos, y ha permitido obtener células beta pancreáticas a partir de células humanas pluripotentes inducidas, las cuales tienen la particularidad de dividirse indefinidamente y diferenciarse en cualquier tipo de célula existente en el organismo. Sin embargo, el equipo de científicos ha podido dirigir esta diferenciación hacia células β pancreáticas, con el objetivo de utilizarlas para la terapia de reemplazo celular en la cura de la diabetes tipo I. En el estudio, liderado por el Dr. Juan Carlos Izpisúa, del Instituto Salk de Estudios Biológicos, se logró revertir la hiperglucemia en ratones a través de este método en un lapso de dos semanas.

«Nuestro protocolo proporciona una plataforma robusta para estudiar las células beta humanas y desarrollarlas a partir de células pluripotentes para la terapia de reemplazo celular», explican los autores en su artículo publicado en la primera semana de junio en la revista Nature communications. “La implementación de nuestras estrategias y combinaciones químicas dio como resultado la generación de células β a partir de diferentes fuentes de células madre pluripotentes humanas con alta eficiencia”, continúan los autores.

El equipo está consciente de los obstáculos a futuro que conlleva aplicar su método a los ensayos clínicos, y hacen énfasis en que se requiere una mayor investigación. Uno de los problemas más importantes es que, si bien se ha logrado obtener una gran cantidad de células B pancreáticas, en el proceso también se generan algunas células secundarias, que podrían desencadenar la formación de teratomas en los pacientes.

Aún así, los científicos esperan que las futuras investigaciones puedan resolver las problemáticas planteadas.

Referencias:

  • https://ensedeciencia.com/2021/06/16/cientificos-avanzan-en-el-combate-contra-la-diabetes-a-traves-del-reemplazo-de-celulas/
  • https://www.nature.com/articles/s41467-021-23525-x

 

El futuro es ahora: ¿Cómo se pretende prevenir una próxima pandemia?

El futuro es ahora: ¿Cómo se pretende prevenir una próxima pandemia?

La investigación es algo fundamental en el desarrollo de la especie humana como sociedad y civilización, pues gracias a ella se han logrado todos los avances tecnológicos con los que contamos, siendo la investigación médica una de las más importantes y trascendentes, ¿por qué? Porque el descubrimiento de nuevas herramientas que permitan cuidar de la salud humana, es uno de los grandes pilares y la mayor fuerza impulsora en la ciencia y la sociedad.

Esto lo sabe mejor el corporativo International Business Machines IBM (el gigante de la tecnología informática), quién hace apenas un par de días anunció su asociación con Cleveland Clinic (un centro médico académico de importancia a nivel mundial) para la realización de un proyecto tan ambicioso como innovador: el Discovery Accelerator, el cual (como su nombre lo indica) tiene la misión de acelerar la investigación en las ciencias de la salud, previniendo de esta manera, situaciones que puedan comprometer la salud humana, por ejemplo, prevenir una futura pandemia. “Este compromiso colaborativo tiene como objetivo promover la investigación y el tratamiento de patógenos, y fomentar la fuerza laboral tecnológica de próxima generación para la atención médica”, explicó IBM en un comunicado.

El proyecto es sumamente innovador y trascendente, pues pretende emplear  las herramientas tecnológicas más sofisticadas en inteligencia artificial y computación cuántica para la investigación y desarrollo de tratamientos de enfermedades ocasionadas por agentes infecciosos. Con el empleo de la computación cuántica se pretenden acelerar todos los procesos de investigación, pues puede permitir esbozar varias soluciones a una problemática en una fracción de tiempo sumamente corta; esto supone una gran ventaja comparado con los computadores tradicionales empleados actualmente en la investigación médica.

Este proyecto pretende brindar apoyo a más de 1,500 científicos en 4 ramas importantes de investigación médica: a) enfermedades cardíacas, pulmonares y vasculares, b) investigación del cáncer, c) neurología y d) investigación sobre enfermedades e inflamaciones oculares. También se prevé que mediante el empleo de la  computación cuántica, se logren simulaciones de alta precisión en sistemas moleculares complejos implicados en procesos infecciosos que comprometen y son una amenaza para la salud pública, como pandemias similares a COVID-19.

Sin duda alguna este es un proyecto muy ambicioso, y solamente con el paso del tiempo se verá sus resultados.

Referencias: