The Evolution of Spatial Computing in Spine Surgery: Tracing the Historical Arc to Present Day Implementation. World Neurosurgery.
https://doi.org/10.1016/j.wneu.2025.124514Computación espacial
La computación espacial combina tecnologías que integran información digital con el mundo físico, incluyendo realidad aumentada (AR), realidad virtual (VR), inteligencia artificial (AI), imagen avanzada y robótica. En cirugía, estas herramientas permiten a los clínicos visualizar y manipular datos anatómicos en tres dimensiones. Pueden aplicarse tanto en la planificación preoperatoria como en el entorno intraoperatorio, proporcionando una mejor comprensión espacial.
Los inicios de la imagen médica
Los primeros esfuerzos se remontan a 1895, cuando Roentgen descubrió los rayos X. Este descubrimiento pronto se aplicó en radiología para localizar objetos extraños en los pacientes, como agujas y balas. En 1908, se produjo otro avance importante. Probado originalmente en monos, Horsley y Clarke introdujeron un dispositivo estereotáctico que aplicaba un sistema de coordenadas cartesianas al cerebro mediante un marco externo. Esta técnica contribuyó al desarrollo de la neurocirugía y sigue siendo fundamental hasta hoy, ya que permite una localización más precisa de áreas cerebrales específicas.
Desarrollos posteriores
En la década de 1970, Godfrey Hounsfield introdujo la tomografía computarizada (CT), que permitió representar las densidades de los tejidos como valores numéricos estandarizados, conocidos como unidades Hounsfield. A finales de los años 80 y principios de los 90, los sistemas de navegación sin marco liberaron a los cirujanos de los marcos estereotácticos tradicionales. Innovaciones posteriores en navegación avanzada de columna, como el brazo articulado, StealthStation y NeuroStation, permitieron registro sin marco, seguimiento en tiempo real e integración de CT, MRI y fluoroscopia. Tras recibir la aprobación de la FDA en 1996, el sistema StealthStation fue ampliamente adoptado en cirugías craneales y espinales.
Técnicas modernas de imagen
La imagen intraoperatoria desempeña un papel importante en la cirugía de columna, proporcionando a los cirujanos una vista en tiempo real que guía su trabajo. Entre los muchos métodos disponibles, la CT y la fluoroscopia son los más utilizados en neurocirugía y ortopedia. Sin embargo, tanto los pacientes como los equipos quirúrgicos están expuestos a radiación, por lo que la optimización de la dosis y las medidas de protección son esenciales para reducir los riesgos a largo plazo.
Las tecnologías más recientes, incluyendo CT de estado sólido y plataformas asistidas por robots, mejoran la precisión y apoyan procedimientos mínimamente invasivos. Sin embargo, los altos costos y la formación especializada pueden limitar su adopción generalizada.
Dispositivos de imagen modernos
Los dispositivos modernos de imagen intraoperatoria combinan imágenes 2D y 3D de alta resolución con capacidades avanzadas de navegación. Integran múltiples modalidades de imagen, como CT de haz cónico o de haz en abanico y fluoroscopia.
Estos sistemas pueden proporcionar visualizaciones dinámicas en tiempo real o casi en tiempo real, lo que permite a los cirujanos observar cambios anatómicos sutiles. Algunos dispositivos también incorporan asistencia robótica, lo que reduce la exposición a la radiación y mejora la precisión de los procedimientos, especialmente en cirugías complejas de columna y ortopedia.
Cirugía robótica
La cirugía de columna asistida por robots utiliza brazos robóticos integrados con sistemas de navegación para mejorar la precisión quirúrgica y la guía de instrumentos. Estos sistemas requieren un operador y no son dispositivos autónomos. Permiten a los cirujanos realizar procedimientos mínimamente invasivos con mayor precisión, como la colocación precisa de tornillos, al tiempo que reducen la exposición a la radiación y mejoran la estabilidad durante las operaciones. Sistemas tempranos como da Vinci, aprobado por la FDA en 2000, abrieron el camino para aplicaciones en la columna. Modelos modernos como MazorX, ExcelsiusGPS y ROSA Spine combinan planificación preoperatoria con guía intraoperatoria para optimizar los resultados quirúrgicos.
Planificación preoperatoria en cirugía de columna
Hoy en día, la planificación preoperatoria en cirugía de columna se basa en software avanzado impulsado por redes neuronales y aprendizaje automático. Plataformas como Surgimap y UNiD utilizan imágenes del paciente para crear modelos 3D detallados, permitiendo evaluar parámetros espinopélvicos, planificar osteotomías y seleccionar implantes adecuados.
Una plataforma más reciente para la planificación preoperatoria es la VR. Proporciona a los cirujanos un entorno 3D inmersivo para interactuar con la anatomía específica del paciente, mejorando la comprensión espacial y la estrategia quirúrgica. En VR, los cirujanos pueden seleccionar y ajustar densidades de tejidos, probar implantes u osteotomías de forma virtual. Esto les permite anticipar desafíos antes de entrar al quirófano. Estas plataformas también admiten planificación colaborativa, permitiendo que múltiples clínicos revisen y discutan el plan quirúrgico juntos, incluso desde ubicaciones remotas.
Imagen espacial intraoperatoria
La AR surgió con la amplia disponibilidad de smartphones y dispositivos montados en la cabeza, superponiendo información digital sobre el mundo físico. En la cirugía de columna, la AR se utiliza para superponer imágenes 3D de la columna del paciente sobre su anatomía real, permitiendo a los cirujanos “ver a través” de los tejidos y guiar la instrumentación.
La realidad mixta (MR) amplía la AR al permitir la interacción entre elementos virtuales y físicos. En el quirófano, la MR permite a los cirujanos manipular contenido virtual 3D en tiempo real, proporcionando una guía mejorada para tareas como la colocación de tornillos pediculares o la verificación de alineación. Aunque la MR está menos extendida que la AR, tiene un gran potencial para mejorar la precisión, la comprensión espacial y la eficiencia del flujo de trabajo en procedimientos de columna.
Segmentación por IA
La segmentación por IA en la cirugía de columna utiliza inteligencia artificial para identificar y diferenciar automáticamente entre varios tejidos en imágenes médicas. A diferencia de los métodos tradicionales que requerían segmentación manual, este proceso ahora puede completarse en menos de un minuto, extrayendo información clínicamente relevante de imágenes 3D sin procesar.
Las herramientas avanzadas pueden segmentar más de 100 estructuras anatómicas a partir de escáneres CT, permitiendo una identificación rápida y consistente de órganos, vasos y otros tejidos críticos, lo que respalda una planificación más precisa y una mejor guía intraoperatoria.
Cómo empezar
Medicalholodeck se integra con sistemas hospitalarios seguros, proporcionando acceso PACS, manejo de datos conforme a HIPAA y seguridad total de los datos del paciente. Funciona en pantallas 3D estereoscópicas, visores de VR, dispositivos móviles y sistemas Windows estándar, lo que permite un uso flexible en hospitales, aulas y centros de formación.
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