Los mejores robots médicos reflejan la opinión de los profesionales sanitarios

El interés popular por la robótica (y su adopción industrial) se ha acelerado desde la pandemia de COVID-19 y toda la escasez de mano de obra cualificada que puso de manifiesto. Ahora, los robots son especialmente viables para aplicaciones médicas de todo tipo. Los diseños que satisfacen estos usos adoptan la forma de vehículos terrestres autónomos (AGV) de calidad profesional, estaciones de pruebas automatizadas y sistemas de asistencia a pacientes para complementar la robótica quirúrgica más sofisticada en hospitales y otros entornos de tratamiento médico. Los diseños robóticos para satisfacer aplicaciones médicas también están adoptando la forma de electrodomésticos pensados para mejorar la calidad de vida de quienes desean mantener la movilidad y la independencia mediante planteamientos de envejecimiento en el hogar a pesar de los problemas médicos.

Figura 1: Los robots de uso médico adoptan diversas formas. Algunos simplemente automatizan tareas que podrían resultar tediosas o propensas a aumentar el riesgo de error humano. (Fuente de la imagen: Getty Images)

Aunque queda fuera del objetivo de este artículo, merece la pena señalar que algunos diseños de robótica están adaptando muchos de los avances tecnológicos en seguridad doméstica (incluidos los sistemas de video) y control de la energía de los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado para uso doméstico a la robótica asistencial que amplía la Internet de las cosas (IoT), la automatización doméstica y la interoperabilidad de los sistemas. Por ejemplo, algunas tecnologías de IoT subyacentes se están empleando ahora para ayudar a las personas mayores a cumplir los horarios de medicación (a veces complicados).

Otro tipo de robótica médica en auge, el de los exoesqueletos, ha llegado a representar la convergencia de prótesis, órtesis y dispositivos de uso médico para ayudar a las personas mayores, así como al personal de almacén y de otras plantas, a evitar lesiones durante tareas manuales extenuantes. Muchas de estas tecnologías proceden de innovaciones aplicadas por primera vez en el ámbito militar. Casi todas incluyen conectividad IoT y matrices de sensores para retroalimentación.

Figura 2: Las resistencias de detección de fuerza de zona única de la serie FSR 400 son dispositivos resistentes de película gruesa de polímero que muestran una disminución de la resistencia con el aumento de la fuerza aplicada. La sensibilidad es adecuada para su uso en interfaces hombre-máquina, sistemas médicos y robótica. (Fuente de la imagen: Interlink Electronics)

Un mercado dinámico preparado para crecer

En hospitales y otros centros de uso médico, la robótica:

• Mejorar la repetibilidad de procedimientos delicados, como los de cirugía mínimamente invasiva (CMI) y otros tipos de cirugía asistida por robot.
• Ejecutar tareas mundanas durante periodos más largos de lo aceptable para el personal médico, como en el caso de los AGV que transportan ropa de cama y otros artículos de lavandería por instalaciones de gran tamaño.
• Ayudar en trabajos que no son seguros para los cuidadores, como las grúas para pacientes y las camas robotizadas para ayudar a los inmovilizados a pasar de la cama a la silla o viceversa.
• Complementar los sistemas automatizados que emplean el seguimiento de datos. Vea el video de presentación en línea Cómo utilizar la RFID para aumentar la seguridad de los pacientes y proteger los ingresos para obtener más información sobre este tema.
• Recoger y entregar de forma independiente medicamentos y muestras de laboratorio (aprovechando los datos seguros de los pacientes).

Estos avances pueden ampliar las capacidades de enfermeras, médicos y personal de limpieza y mantenimiento de los hospitales. También brindan la oportunidad de programar previamente tareas predecibles y repetibles, así como de aprovechar la información de diversos sistemas hospitalarios, para mejorar continuamente la atención al paciente y respaldar los esfuerzos de investigación médica.

Figura 3: Motores CC sin escobillas (BLDC) o conmutados electrónicamente se utilizan en algunos robots médicos para ayudar a reentrenar y acondicionar los movimientos del brazo y la mano en pacientes con problemas de movilidad del brazo. Esto se debe a que estos motores son especialmente compactos y eficientes. (Imagen: Portescap)

La robótica quirúrgica sigue liderando el aumento de la automatización en el ámbito médico, para asistir a los cirujanos como en el pasado y aprovechando cada vez más las ventajas de la inteligencia artificial y el aprendizaje automático. Un informe de Fortune Business Insights predice que el mercado de robots quirúrgicos alcanzará casi 6800 millones de dólares en 2026; no es de extrañar, ya que está demostrado que los sistemas asistidos por computadora ayudan a los cirujanos a mejorar los resultados de los pacientes con imágenes ampliadas y movimientos precisos del efector final no sujetos a fatiga, temblores o distracciones.

Figura 4: La familia de la serie ND amplía la temperatura de funcionamiento de -20 °C a +85 °C, mientras que los sensores de presión presentan una amplia dinámica para cumplir la función de media docena de sensores con un diseño más tradicional. Más concretamente, estos componentes incluyen electrónica integrada, elementos piezorresistivos avanzados, un ADC, un DSP y una interfaz digital para el seguimiento de presiones de 0.25 in. H₂Oa 5 psi para su uso en diversos diseños, incluidos equipos automatizados de cirugía ocular y vehículos autónomos. (Imagen: Superior Sensor Technology Inc.)

Otras consideraciones sobre el diseño de robots médicos

Los mejores diseños médico-robóticos cuentan con el asesoramiento de personal hospitalario experimentado, así como de otros profesionales médicos y cuidadores. Esta información y un conocimiento profundo de la anatomía humana pueden ayudar a los diseñadores de robots a conseguir diseños con suficiente precisión y maniobrabilidad, ya sea para el transporte de mercancías, el cuidado de personas, la administración de fármacos o la cirugía. Cuando los robots médicos dependen de sistemas de datos IoT para obtener información en tiempo real, su compatibilidad con las redes hospitalarias existentes es clave.

Figura 5: Componentes como las celdas de carga de tensión garantizan que las grúas de pacientes funcionen correctamente y dentro de las especificaciones de diseño. (Imagen: Loadstar Sensors)

Requisitos para proveedores de robots médicos

Los ingenieros de robótica médica, desarrolladores de software y proveedores deben tener amplios conocimientos de las mejores prácticas asociadas al tratamiento o procedimiento que se va a motorizar o automatizar. También se requiere un profundo conocimiento de los requisitos empresariales subyacentes y de los enfoques de monetización viables para el sector.

Todos los sistemas asociados a la conservación de información sobre pacientes requieren una gestión segura de los datos. Esto se aplica tanto a los datos estructurados (como los de las bases de datos) como a los no estructurados de los sistemas de retención de texto. Las excelentes capacidades de integración y análisis de la red son el núcleo para justificar los esfuerzos adicionales de diseño de la gestión de datos con un comportamiento del sistema predictivo y adaptativo.

Consideraciones sobre los datos de los robots médicos

Antes de su adopción a gran escala, la robótica médica debe evaluarse para determinar cómo afecta a la seguridad del paciente, la comodidad del tratamiento y los resultados. Deben estudiarse los resultados de implantaciones anteriores para cuantificar las mejoras en la recuperación de pacientes y la reducción de costes. Los programas de robótica médica también deben evaluarse por la forma en que liberan al personal del hospital para que pueda centrarse más en la atención al paciente, ya sea en persona o a distancia. Cuando se demuestre que la robótica contribuye al núcleo de las misiones de los sistemas hospitalarios relacionadas con la calidad de la atención, la satisfacción del paciente y la eficiencia, los directivos de los hospitales deben participar en la comunicación de estas ventajas al personal y a la comunidad local.

Formación del personal sobre las funciones de los robots médicos

Las organizaciones sanitarias que adopten la robótica médica deben asegurarse de que las tecnologías estén bien alineadas con la experiencia del personal asistencial; para todo el personal del hospital que vaya a interactuar con la nueva robótica, deben implantarse programas de formación inicial y continua. En este caso, pueden faltar normas de formación estándar, por lo que las organizaciones deben buscar socios que recomienden y elaboren módulos de formación según sea necesario. Además de la formación sobre cómo manejar y mantener la robótica de forma segura (cuando proceda), esta instrucción debe incluir también procedimientos para la documentación y facturación a las aseguradoras, complementados con manuales de fácil acceso y módulos digitales de actualización para el personal hospitalario.

Datos para apoyar las operaciones conectadas

La visibilidad de los datos y la IA pueden optimizar el control de los equipos, al tiempo que ofrecen una visión profunda de los distintos procedimientos robotizados. A continuación, la conectividad de los equipos entre redes puede permitir a los hospitales analizar datos para evaluar la eficacia de los programas robóticos... lo que resulta especialmente útil cuando los sistemas hospitalarios pretenden ampliar un determinado programa de robótica.

Figura 6: Los productos de USB a serie y de red a serie pueden proporcionar las interfaces entre la robótica médica y equipos no diseñados inicialmente para la conectividad. Las soluciones de conectividad de datos también pueden supervisar entornos que deben estar estrictamente controlados y mantener la robótica móvil conectada de forma segura y fiable. (Imagen: Digi)

Datos para cumplir los requisitos reglamentarios

Los sistemas cohesivos de gestión de datos pueden ayudar a las redes hospitalarias de varios centros, así como a los hospitales, clínicas y centros quirúrgicos independientes, a verificar de forma más eficaz el cumplimiento de las normativas gubernamentales e industriales. Es más probable que los centros que emplean robótica médica dispongan de redes unificadas o, al menos, de métodos estándar para conectar sistemas independientes. La incorporación de equipos robóticos para tareas críticas también se beneficia de la forma en que la mayoría de los centros sanitarios ya cuentan con sistemas de respaldo de energía y datos de respuesta rápida.

Figura 7: Los transformadores de aislamiento de grado médico permiten el funcionamiento sin problemas de la robótica y otros equipos con un filtrado continuo del ruido y un aislamiento del 100% de la CA de entrada. La certificación UL 60601-1 de grado médico con clavijas de conexión y receptáculos de toma de grado hospitalario hace que los transformadores sean adecuados para proteger equipos electrónicos en áreas de atención al paciente. (Imagen: Tripp Lite)

Por supuesto, la robótica de uso médico requiere una estricta seguridad física y ciberseguridad. A menudo, esto requiere un acceso estrictamente restringido y supervisado a los actuadores robóticos, controladores, redes y almacenamiento de datos. Debe cumplirse y documentarse estrictamente el cumplimiento de la normativa industrial, de proveedores y gubernamental.

Conclusión:

En Estados Unidos, la adopción de la robótica por parte del sector médico no ha cesado en la última década. Es probable que estas inversiones continúen a medida que la población envejezca y dependa en mayor medida del sector, incluso cuando los presupuestos hospitalarios de todo el país se enfrenten a graves dificultades. Después de todo, la robótica puede ofrecer ahorros operativos a largo plazo para muchas funciones sanitarias rutinarias... por no hablar de las opciones más avanzadas para cirugías y otros tratamientos de máxima precisión y mínimamente invasivos.

Hay que tener en cuenta que la adopción de la robótica requiere una clara identificación de las necesidades hospitalarias y de las soluciones robóticas adecuadas, el cumplimiento de unos requisitos normativos excepcionalmente estrictos y la contratación de proveedores médicos capaces de ofrecer apoyo al diseño a largo plazo. Al menos en la mayoría de los grandes sistemas hospitalarios, los programas de robótica también requieren enlaces especializados con experiencia en automatización para coordinar los esfuerzos de mejora continua.

En última instancia, las ofertas de robots médicos también deben evaluarse a fondo desde el punto de vista de la seguridad y comodidad del paciente, así como de la eficacia y efectividad del procedimiento o tratamiento.