Simulador de microcirugías cerebrales, tecnología única en su tipo desarrollada por la UNAM

Con el propósito de capacitar a profesionales médicos en tratamientos complejos de neurocirugía, investigadores y estudiantes del Instituto de Ciencias Aplicadas y Tecnología (ICAT) de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) desarrollaron un simulador de entrenamiento por realidad virtual y robótica.

Miguel Ángel Padilla Castañeda y Juan Salvador Pérez Lomelí, líderes del proyecto probado en el Hospital General de México, detallaron que fue nombrado BACSIM o Brain Advanced Computer Surgery Simulator, y está en fase de patentamiento.

Único en su tipo en el mundo, combina elementos físicos con una cabeza de maniquí y tecnología robótica para realizar el procedimiento médico, con la simulación computarizada tridimensional para el entrenamiento de diversos procedimientos quirúrgicos, explicó Padilla Castañeda.

“No existe ningún sistema similar al nuestro a nivel mundial que combine modelos físicos y virtuales de pacientes. Los dos o tres que existen tampoco consideran, en el caso de aneurismas, la exploración del valle Silviano, somos los únicos que lo han incorporado (trabajo en el que colaboró el estudiante de doctorado Sergio Teodoro Vite)”, resaltó el investigador.

El desarrollo de BACSIM, que inició hace más de seis años, comenzó con el propósito de construir una estación de trabajo que creara, en lo posible, un escenario de un procedimiento quirúrgico. Posteriormente incorporaron modelos de simulación, por realidad virtual y modelos matemáticos de biomecánica de los tejidos, para representar técnicas quirúrgicas de alto riesgo, puntualizó Padilla Castañeda.

El sistema fue diseñado en colaboración con médicos del Hospital General de México “Dr. Eduardo Liceaga”, liderados por el neurocirujano Aldo Hernández.

“Permite al profesional en entrenamiento experimentar la microcirugía, incluyendo proporciones ergonómicas a escala real del instrumental y un visor tridimensional que le muestra al cirujano una escena de forma similar a lo que vería en la vida real en el microscopio electrónico”, explicó Padilla Castañeda.

Las cirugías que simula BACSIM se encuentran entre las más complejas y riesgosas de aprender, normalmente le lleva años de adiestramiento al personal médico, sobre todo si se considera que a nivel internacional debe acumular al menos 100 para ser considerado un experto.

“Las oportunidades de ir aprendiendo son escasas y son de riesgo para los pacientes. Por ello hicimos este sistema que tiene elementos físicos y virtuales, con una representación del sitio quirúrgico y dos robots con los cuales se manipulan los elementos virtuales y proporcionan la sensación de tacto del tejido, dando una sensación muy similar a estar en el quirófano, tanto táctil como visualmente”, comentó.

En su inicio, el desarrollo fue seleccionado por el Nodo Binacional Universitario y recibió apoyo del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología; posteriormente también obtuvo respaldo de la Secretaría de Educación, Ciencia, Tecnología e Innovación de la Ciudad de México para ampliar sus alcances.

“Por el momento, 15 cirujanos expertos en el Hospital General de México -donde está instalado un módulo de forma permanente- realizaron evaluaciones experimentales con residentes, cuyos resultados también muestran que el simulador es lo suficientemente realista en su programación de entrenamiento para aneurismas”, acotó Padilla Castañeda.

Por lo anterior, BACSIM es la primera tecnología de este tipo en el ámbito nacional que es instalado y evaluado en un nosocomio; es decir, fuera del laboratorio de investigación.

Equipos creados en Canadá y Japón, abundó Pérez Lomelí, utilizan el mismo principio, pero están limitados a un solo tipo de procedimiento médico y son costosos, razón por la cual el creado en la UNAM tiene la ventaja adicional de que es más económico y permite la práctica de los profesionales en diversos procedimientos quirúrgicos.

“Se trata de que el simulador sea lo más real al quirófano. El cirujano no está sentado enfrente de una computadora, sino de pie, como de frente a un paciente y lo que se trata es que el aparato sea ergonómicamente activo. Hemos hecho, además de un simulador grande, otros pequeños que nos permitiría trabajar tanto nacionalmente o con el mercado latinoamericano”, dijo el experto en desarrollo de prototipos.

Mejora constante

Además de solicitar la patente nacional del sistema completo, los profesionales de BACSIM trabajan en ampliar los escenarios de realidad virtual que incluyen la simulación biomecánica de la deformación de tejidos blandos del cerebro y las estructuras anatómicas como vascularidades, lóbulos cerebrales, tumor, cráneo y la ejecución del abordaje quirúrgico a través del cerebro.

Adicionalmente, los estudiantes de doctorado en Ciencia e Ingeniería de la Computación, César Domínguez Velasco y de maestría Jessica Alatorre Flores, colaboran en simular una función ventricular para descomprimir el encéfalo, una operación delicada que se utiliza ya sea en niños con hidrocefalea o pacientes con diabetes que sufren esto.

Lo anterior, con el objetivo de ofrecer al estudiante una guía o mapa visual del ángulo, trayectoria y profundidad ideales para realizar el procedimiento, labor que es realizada en colaboración con los doctores Víctor Alcocer e Isaac Tello, del Instituto Nacional de Neurología y Neurocirugía “Dr. Manuel Velasco Suárez”.

Daniel Vargas Castro, estudiante de maestría en Ciencia e Ingeniería de la Computación, participó en el desarrollo del programa para resección de tumores cerebrales, específicamente en meningioma, considerado el más común de este tipo de problemas.

Utilizando modelos matemáticos, el investigador simuló el comportamiento tanto del cerebro como del tumor con el objetivo de que se vea y se sienta lo más realista posible para que el usuario experimente la resección del segundo, como si se encontrara ante el paciente.

“La idea real en una cirugía es que se remueva la mayor cantidad de tumor, pero existe el riesgo de que también se remueva tejido sano y el simulador justo da esta métrica; aquí nos dice exactamente qué tanto tumor quitaste y qué tanto cerebro quitaste”, precisó Vargas Castro.