Crean robot sensorizado que simula la columna vertebral

Esta novedosa herramienta no solo tiene usos clínicos y exclusivos para cirujanos, también para los pacientes
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En Estados Unidos crearon una réplica innovadora de la columna vertebral humana: un robot diseñado para que los cirujanos puedan prever los efectos de las intervenciones quirúrgicas en esta área del cuerpo; particularmente en los reemplazos de discos intervertebrales que suelen degenerarse con la edad o desarrollar hernias. Este trabajo fue realizado por investigadores de ingeniería mecánica en colaboración con especialistas del Instituto de Neurociencia Marcus.

Para fabricar este robot, se imprimió una réplica en 3D de la columna vertebral modificada para incluir un implante de disco artificial y equipada con un conjunto de sensores magnéticos blandos. Además del disco que se implantó en el área cervical, se incrustó un imán blando en la réplica de la vértebra para evaluar la capacidad sensorial de este modelo robótico.

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En el artículo científico publicado en la revista Sensors, el equipo investigador describe que este modelo artificial de la columna vertebral fue evaluado de la siguiente manera: un brazo robótico flexionó y extendió la réplica de la columna cervical. Durante el proceso se monitorizaron las cargas intervertebrales con el conjunto de sensores magnéticos blandos para clasificar la postura de la columna con cuatro algoritmos diferentes de aprendizaje automático.

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Los algoritmos clasificaron la amplitud y los lugares en los que se aplicaron las cargas externas. Posteriormente, se compararon las capacidades de los algoritmos para clasificar cinco posturas diferentes la réplica robótica de la columna vertebral humana (centro, flexión media, flexión, extensión media y extensión). Los resultados del testeo del robot demostraron que el sistema de matriz de sensores magnéticos blandos tenía una gran capacidad para clasificar las cinco posturas diferentes de la columna vertebral con una precisión del 100%.

Modelo robotico de columna vertebral
Figura. (a) Modelo robótico de columna vertebral específico para el paciente, basado en una tomografía computarizada de la columna vertebral. (b) Se “implantó” un disco artificial modificado en la réplica de la columna cervical C4. El imán blando, la placa del conjunto de sensores de efecto Hall, el imán permanente y Ecoflex se incrustaron en la réplica de la vértebra C5. Fuente: Sensors.

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Otros usos del robot simulador de la columna vertebral

Este modelo robótico no solo puede ser un insumo para los cirujanos, también puede ser útil para la detección temprana de problemas en la columna, ya que estos sensores tienen el potencial de generar datos fisiológicamente relevantes antes de las cirugías invasivas, que podrían utilizarse de forma preoperatoria para evaluar la idoneidad de una determinada intervención para pacientes específicos.

Además podría ayudar a los pacientes en etapas previas a la cirugía, pues en la actualidad se dan instrucciones posoperatorias cualitativas, generando temor al cirujano y a la persona que se somete a este procedimiento. Pero con esta réplica, se podrían entregar instrucciones precisas (cantidad de flexiones, levantamientos y ejercicios permitidos) tras la cirugía de implante cervical a partir de los datos biomecánicos generados por la réplica robótica sensorizada con los cuidados postoperatorios individualizados que podrían prescribirse para reducir las complicaciones.

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