3D-ARILE: realidad aumentada para operar tumores con gran exactitud y eficiencia

Según datos proporcionados por la Oficina Federal de Estadística de Alemania, el número de pacientes tratados por cáncer de piel en los hospitales alemanes se ha incrementado de manera significativa en los últimos años, siendo el melanoma, la más temida de estas neoplasias, por su agresividad y mal pronóstico.

Las células cancerígenas pueden ser transportadas por la linfa a los ganglios linfáticos, que  conduce al crecimiento de tumores secundarios o metástasis. Los ganglios linfáticos centinela son los primeros en recibir el drenaje linfático de un tumor maligno primario, por lo que la presencia de metástasis en los nódulos linfáticos cercanos a este tumor  a menudo es un indicativo de la presencia de metástasis en órganos distantes, y es un utilizado como un dato confiable para realizar el pronóstico en muchos cánceres.

Para determinar la presencia de metástasis a nódulos linfáticos circundantes, los médicos pueden realizar una biopsia al nódulo linfático sospechoso. En este procedimiento, los nódulos se remueven quirúrgicamente para ser examinados en búsqueda de células cancerosas.

Por lo tanto, los ganglios linfáticos centinela desempeñan un papel fundamental en la metástasis, diagnóstico, terapia y pronóstico de ciertos tipos de cáncer, como son los de piel, mama o próstata.

Inconvenientes técnicos

Pese a los avances en la medicina, aún es difícil para los cirujanos el poder determinar la ubicación anatómica precisa de los ganglios linfáticos centinela durante la intervención y verificar que estas estructuras afectadas se hayan extirpado por completo.

Debido a que las posibles vías de drenado de un tumor varían mucho de un paciente a otro, incluso en la misma área, un porcentaje importante, cerca de un tercio de los tumores, no se  puede predecir de manera exacta la migración a un nódulo linfático específico, por lo que mejoras en las herramientas de diagnóstico  imagenológico  y mapeo del sistema linfático son requeridos, para asegurar que los cánceres y sus metástasis sean eficientemente diagnosticados y extirpados.

3D-ARILE: el invento que ayuda a visualizar los ganglios linfáticos

Un equipo de investigadores del Instituto Fraunhofer IGD han desarrollado una equipo para mejorar la búsqueda de ganglios afectados. Esta nueva herramienta, bautizado como 3D-ARILE, es un sistema de realidad aumentada (RA) que superpone una imagen virtual de la posición exacta de los ganglios linfáticos,  por medio del uso de gafas de datos.

Cómo funciona este sistema

El novedoso sistema de RA está basado en el uso de gafas de datos, que facilita a los cirujanos la localización de los ganglios linfáticos centinela con la ayuda de marcadores virtuales.

Estas gafas AR funcionan en combinación con un potente programa de navegación médica, sumado a un sistema estereoscópico de cámara infrarroja cercana (NIR) y el colorante fluorescente verde indocianina (ICG), como explica el científico de Fraunhofer IGD Dr. Stefan Wesarg: «Para hacer visibles los ganglios linfáticos afectados, el colorante fluorescente se inyecta en el paciente, en las inmediaciones del tumor primario. Luego se propaga a lo largo de las vías linfáticas y se acumula en los ganglios linfáticos centinelas«.

El colorante inyectado es el encargado de emitir fluorescencia cuando se expone a la luz infrarroja, que se genera por LED infrarrojos. Las cámaras NIR captan la fluorescencia para generar una reconstrucción tridimensional del ganglio linfático centinela.

Como explica Wesarg, «En nuestro caso, el tejido maligno está marcado en verde. De esta forma, el cirujano puede verificar que se haya eliminado hasta el último rastro «. Esta imagen virtual se superpone en tiempo real, por lo que muestra su posición exacta al cirujano a través de las gafas de datos.

Ventajas de este sistema

Con los métodos habituales, los médicos utilizaban tecnecio-99m como marcador tumoral. Al reemplazar este radioisótopo por el colorante fluorescente ICG, los pacientes pueden tratarse sin padecer los efectos secundarios de la radiación.

El menor tiempo requerido con este método es otro factor esencial, puesto que en el caso de los marcadores radiactivos, el nivel de radiación emitido por los ganglios linfáticos es muy bajo, por lo que se requiere el empleo  de cámaras de centelleo (o gamma) que necesitan alrededor de 30 minutos para capturar las imágenes requeridas para determinar la ubicación exacta de un ganglio linfático afectado. Por el contrario, con el uso de las gafas de datos, la ubicación del ganglio centinela  se muestra al instante. «Como resultado, el médico puede enfocarse completamente en el paciente y realizar las cirugías sin problemas«, añade Wesarg.

Otra ventaja de los anteojos RA es que son muy livianos y extremadamente cómodos en su uso, según han confirmado los dermatólogos del Hospital Universitario de Essen, que han colaborado estrechamente con los investigadores al realizar numerosas pruebas con este equipo.

Desarrollo del sistema

El sistema de RA incluye componentes tanto de hardware como de software: el hardware fue desarrollado por Trivisio Prototyping GmbH. Aparte de las gafas de datos con una cámara integrada y dos pantallas, que fueron diseñadas específicamente para aplicaciones médicas. También desarrollaron dos cámaras infrarrojas y dos convencionales. Estos cuatro dispositivos ópticos están integrados en una sola unidad en forma de cubo, que va suspendida sobre la mesa destinada a cirugías.

El equipo de investigadores de Fraunhofer IGD fue el encargado de la creación del software, que incluye un sistema de procesamiento de imágenes diseñado para detectar la luz fluorescente emitida por los ganglios linfáticos, información que utiliza para calcular las  coordenadas en 3D y mostrar su posición en las gafas de datos. El sistema también incluye la interfaz de usuario para ser operada por el cirujano.

Presentación y comercialización

Los investigadores presentarán un prototipo de 3D-ARILE en la Feria Comercial Médica en Düsseldorf, que se realiza del 13 al 16 de noviembre. La empresa Arvyss GmbH ha sido elegida para comercializar el sistema, para el cual ya se ha presentado una solicitud de patente, para comenzar su pronta promoción y venta en el mercado de artefactos biomédicos.