29.- Nanotecnología, medicina robótica y prótesis inteligentes.
Published on Nov 17, 2021
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29.- Nanotecnología, medicina robótica y prótesis inteligentes.
Informatica biomedica.
NANOTECNOLOGÍA.
El término nanotecnología se refiere a la manipulación de la materia en la escala de los átomos y las moléculas. Un nanómetro (nm) equivale a la milmillonésima parte de 1 m. Para poner esta medida en el contexto biológico, la anchura del ADN es de aproximadamente 2.5 nm, y una molécula de proteína mide aproximadamente 1-20 nm (Webster, 2013; Wong y Liu, 2012).
Este tipo de sistemas tienen carácter terapéutico al intervenir en el transporte específico de sustancias hasta los tejidos diana, en el balance eficacia-toxicidad y en la biodistribución del tratamiento.
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De esta forma se optimizan los sistemas de imagen convencionales, lo que posibilita la detección temprana de condiciones fisiopatológicas (Berk y Akkurt, 2012; Health Quality Ontario, 2006; Webster, 2013; Wong y Liu, 2012).
Algunos describen la nanotecnología como la «tecnología transformadora del siglo XXI». Los expertos predicen que la nanotecnología revolucionará la manufactura en todos los sectores de la industria y, por último, «impactará la producción de virtualmente todos los objetos fabricados por humanos» (FAO/ WHO, 2010, Wong y Liu, 2012).
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En Roma, en el año 2010, la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura y la Organización Mundial de la Salud publicaron un reporte titulado FAO/WHO Expert meeting on the application of nanotechnologies in the food and agriculture sectors: potential food safety implications (FAO/WHO, 2010), en el que se menciona la importancia de la nanotecnología y del apoyo del Gobierno, la industria y la educación para promover su rápido desarrollo.
el desarrollo de la medicina basada en la nanotecnología y su potencial para mejorar la calidad, la eficiencia y la eficacia en el modelo asistencial deben explorarse y analizarse desde el punto de vista político y social.
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La innovación científica es inútil si las personas marginadas no tienen acceso a las tecnologías o a los tratamientos existentes. Lo anterior es de importancia, ya que tecnología, procesos y personas alienadas al bien común serán el futuro de la medicina; la nanotecnología nos ayudará a ello (FAO/WHO, 2010; Wang et al., 2012).
• Diagnóstico in vive o smart imaging: implica el uso de nanomateriales como agentes de contraste para la imagen anatómica y funcional.
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El uso de nanomateriales como agentes de contraste permite la visualización de estructuras dentro del cuerpo humano y ayuda a los médicos a delinear los tejidos saludables de los tejidos enfermos; con ello es posible recomendar un tratamiento adecuado.
Las nanopartículas pueden ser diseñadas con diferentes propiedades de contraste.
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Diagnóstico in vitro, o high-throughput screening: las nanopartículas también se pueden utilizar para la detección de moléculas, células y tejidos fuera del cuerpo humano. En esta aplicación de diagnóstico, la función de las nanoparticulas es identificar moléculas biológicas únicas en fluidos biológicos que están asociados con la salud del paciente.
Las nanopartículas actúan como trans ductores y se recubren con ligandos para permitir la biorrecognición de moléculas biológicas únicas en el fluido en las aplicaciones de detección in vitro.
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Terapias in vivo, o particle-based delivery: las nanopartículas han sido diseñiadas para tratar muchas enfermedades, pero el foco más destacado ha sido en el tratamiento del cáncer.
Nanomateriales implantables, o implants made with nanotechnology: mientras que algunos nanoma teriales están diseñados para administrar un farmaco o una acción al tejido enfermo y programado para degradarse después, los investigadores también están sintetizando nanomateriales que pueden introducirse en el cuerpo con la intención de permanecer».
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En particular, las nanoestructuras de carbono, grafeno, nanocuernos (nanoborns) de carbono, etc., pueden proporcionar resistencia mecá nica y propiedades electrónicas útiles gracias a sus estructuras químicas.
Se ha demostrado que son biocompatibles con el crecimiento y la proliferación de muchas clases de células.
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La nanotecnología se encuentra en nuestra vida diaria y ha llevado a la innovación en los paradigmas de los diagnósticos y tratamientos de la práctica clínica tradicional. Nuevos materiales, tecnologías y métodos surgirán para promover el desarrollo de la nanomedicina y la medicina personalizada.
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Medicina robótica.
Desde el siglo XIX con la incorporación de instrumentos y de la anestesia hasta finalmente el siglo XX con la laparoscopia, la cirugía no había logrado un avance significativo que expusiera un cambio hacia la modernidad. No obstante, con la era digital, la medicina se ha convertido en demandante del uso de nuevas tecnologías con el fin de mejorar la calidad asistencial.
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Algunas de las grandes ventajas de las tecnologías son la disminución de su tamaño y el aumento de funcionalidades. Ahora es posible introducir en el organismo herramientas minúsculas, tomar videos o fotografías en alta resolución, ver las imágenes por medio de estereoscopia, practicar cirugías de mínima invasión a través de un solo orificio y llegar a lugares donde gracias a estas técnicas el paciente no corre peligro de alguna comorbilidad secundaria.
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Los equipos médicos podrán practicar y adquirir destreza en distintas modalidades quirúrgicas sin poner en peligro a ningún paciente. Es real que para usar este tipo de tecnología necesitamos un robot o un símil, pero, lejos de la creencia popular de que en algún momento sustituirán a los médicos y cirujanos, son herramientas que facilitarán nuestras tareas diarias, aumentando la seguridad, la calidad, la eficiencia y la eficacia de nuestro actuar, y que se verán reflejadas en la disminución de tiempos de estancia hospitalaria, menores infecciones y mínimas en zonas de difícil acceso.
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Historia de la robótica
El concepto de máquinas automatizadas» se remonta a la Antigüedad, con mitos de seres mecánicos vivientes. Los autómatas o máquinas semejantes a personas ya aparecían en los relojes de las iglesias medievales, y los relojeros del siglo XVIII eran famosos por sus ingeniosas criaturas mecánicas. El primer robot controlador realimentado fue el regulador de Watt, inventado en 1788 por el ingeniero británico James Watt.
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Este dispositivo constaba de dos bolas metálicas unidas al eje motor de una máquina de vapor y conectadas con una válvula que regulaba el flujo de vapor. Conforme la velocidad de la máquina de vapor aumentaba, las bolas se alejaban del eje debido a la fuerza centrífuga, con lo que cerraban la válvula. Esto hacía que disminuyera el flujo de vapor a la máquina y, por tanto, la velocidad.
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Robots de uso común en medicina
El da Vinci® nació en Montain View, California, en Intuitive Surgical Inc., como un estudio aleatorio, prospectivo y controlado concurrentemente que se realizó del 27 de julio al 27 de octubre de 1998 en el Hospital Torre Médica en México, D. E. Se reclutaron 475 pacientes, de los cuales se seleccionaron 250, 121 con litiasis biliar y 129 con enfermedad por reflujo gastroesofigico. Se distribuyeron entre cuatro equipos quirúrgicos, encabezados por los doctores Barry Gardiner (Oakland, California), Alan White (Tacoma, Washington), Guy Bernard Cadiere (Bruselas, Belgica) y Adrián Carbajal (México), asistidos por los doctores Javier Benitez, José Medina, Mark Vertruyen y Enrique Núñez. Cada equipo realizó 62 intervenciones quirúrgicas en promedio, el 50% con el sistema de telepresencia de Intuitive y el 50% mediante cirugía laparoscópica convencional.
Carro del brazo robótico:
Está situado junto a la mesa de operaciones y soporta entre tres y cuatro brazos electromecánicos que manipulan los instrumentos dentro del paciente. Uno de los brazos porta las luces y la cámara de video con dos imágenes de doble canal que se funden y dan una imagen es tereoscópica tridimensional, lo que permite que el cirujano cambie, mueva, enfoque y rote con facilidad su campo visual. Uno o dos de los brazos sostienen el instrumental, y el cuarto brazo permite agregar un tercer instrumento para realizar tareas adicionales, como la tracción-separación.
Instrumentos quirúrgicos:
Los instrumentos del robot estan miniaturizados y son muy finos (2 4 mm), con una articulación distal que permite 7 de libertad de movimiento y 90° de articulación. Además, cuenta con un sistema de eliminación del temblor o movimiento innecesario del cirujano que proporciona mayor precisión y control.
El da Vinci se utiliza en los siguientes procedimientos, aunque su número y aplicación va en aumento:
Cáncer de vejiga.
Cáncer de colon y recto
Enfermedades en las arterias coronarias.
Endometriosis.
Cáncer ginecológico,
Sangrado uterino.
Trastornios renales.
Cáncer de riñón.
Prolapso de la válvula mitral. Obesidad.
Cáncer de próstata.
Cáncer de garganta.
Fibromas uterinos.
Prolapso uterino.
PROTESIS INTELIGENTES.
Hoy en día existen numerosas prótesis robóticas que permiten a las personas que han sufrido algún tipo de amputación tomar nuevamente los objetos y hacer, dentro de sus posibilidades, una vida normal.
El principal problema es que no indiquen al paciente la localización de las mismas, como tacto, temperatura, presión e identificación del objeto manipulado, entre otras.
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