Desarrollan un robot magnético para la detección temprana del cáncer con imágenes 3D
Un equipo de investigadores liderado por ingenieros de la Universidad de Leeds, han desarrollado un robot magnético que puede realizar escaneos 3D. Aseguran que esta es la primera vez que se han logrado generar imágenes de ultrasonido tridimensionales de alta resolución tomadas con una sonda en las profundidades del tracto gastrointestinal.
Este descubirmiento podría allanar el camino para una transformación en el diagnóstico y el tratamiento de diversos tipos de cáncer al permitir «biopsias virtuales»: escaneos no invasivos que proporcionan datos de diagnóstico inmediatos, permitiendo a los médicos detectar, estadificar y potencialmente tratar lesiones en un solo procedimiento, eliminando la necesidad de biopsias físicas.
La clave, quizás sorprendente, del éxito del equipo fue el uso de una forma 3D poco conocida, el oloide, que otorgó al robot médico magnético un rango de movimiento previamente imposible (el balanceo), esencial para una navegación precisa y la obtención de imágenes dentro del cuerpo.
Esta tecnología se desarrolló mediante la colaboración entre ingenieros, científicos y médicos de las universidades de Leeds, Glasgow y Edimburgo. Leeds lideró el desarrollo robótico y la integración de la sonda, mientras que Glasgow y Edimburgo proporcionaron la sonda de ultrasonido y lideraron el componente de imágenes.
Pietro Valdastri, catedrático de Robótica y Sistemas Autónomos y director del Laboratorio STORM, coordinó la investigación de este artículo. Declaró: «Por primera vez, esta investigación nos permite reconstruir una imagen de ultrasonido 3D tomada con una sonda en el interior del intestino, algo nunca antes visto.
Este enfoque permite el análisis de tejidos in situ y el diagnóstico del cáncer colorrectal con resultados inmediatos». El proceso de diagnóstico del cáncer colorrectal actualmente requiere la extracción de una muestra de tejido y su posterior envío a un laboratorio. Los resultados tardan entre una y tres semanas.
El dispositivo de imagenología (una matriz de microultrasonido de 28 MHz) crea una reconstrucción 3D de alta resolución del área que escanea. A partir de esta reconstrucción virtual, los médicos pueden generar imágenes transversales que imitan las generadas por una biopsia estándar, en la que una muestra de tejido se corta en capas finas y se coloca en un portaobjetos para su examen al microscopio.
La ecografía de alta frecuencia o alta resolución es diferente a la ecografía con la que la mayoría de nosotros estamos familiarizados, utilizada para observar un feto u órganos internos. La sonda de ecografía de alta frecuencia/resolución utilizada en este estudio permite a los usuarios ver características a nivel microscópico, con detalles que alcanzan hasta el nivel de las capas de tejido.
Si bien la ecografía 3D ya se puede realizar en vasos sanguíneos y en el recto, este trabajo abre la posibilidad de realizar exploraciones 3D a mayor profundidad en el tracto gastrointestinal.
La ciencia de los robots magnéticos
Los campos magnéticos son ideales para aplicaciones médicas, ya que atraviesan el tejido humano sin causar daño, lo que permite la manipulación remota de pequeños robots quirúrgicos. Los movimientos controlados de balanceo y barrido son esenciales para una navegación precisa y la obtención de imágenes dentro del cuerpo. Sin embargo, es imposible hacer que los robots cilíndricos giren utilizando un campo magnético externo.
Los robots magnéticos cilíndricos solo pueden alcanzar cinco grados de libertad (el movimiento de un objeto). Esto se consideraba una limitación: los escaneos 3D no eran posibles sin el movimiento de balanceo. Aunque la gravedad haría que un cilindro o una esfera rodaran por una pendiente, no es posible hacerlos rodar utilizando fuerzas magnéticas externas.
El uso del oloide ha resuelto este problema, ya que su geometría única facilita de forma natural un movimiento de balanceo sinuoso que acopla el balanceo a las rotaciones vertical y horizontal. Dado que el oloide no tiene simetría alrededor de un eje central, el imán externo puede aplicar un par (o fuerza de torsión) dentro del cuerpo, en dos direcciones, para generar el movimiento de balanceo.
