El trabajo de Álvaro Galán unifica en un solo sistema las decisiones y los movimientos de la máquina y acerca la cirugía autónoma al quirófano
Un robot capaz de operar con muy poca ayuda humana está un poco más cerca. El investigador Álvaro Galán ha defendido en la Universidad de Málaga (UMA) una tesis doctoral que propone un sistema para la cirugía robótica autónoma. En las pruebas de laboratorio, ese sistema redujo el trauma tisular en un 56,5 por ciento frente a otras estrategias de control evaluadas en la misma plataforma.
La tesis ha obtenido sobresaliente cum laude y mención internacional en el Programa de Doctorado en Ingeniería Mecatrónica. Ha sido dirigida por el catedrático Víctor Muñoz en el Laboratorio de Robótica Médica y Gemelos Digitales del IMECH.UMA, el Instituto Universitario de Investigación en Ingeniería Mecatrónica y Sistemas Ciberfísicos.
Del robot teledirigido al asistente autónomo
Del robot teledirigido al asistente autónomoEl objetivo del trabajo es pasar de la cirugía teledirigida, en la que el cirujano maneja el robot a distancia, a asistentes con un alto grado de autonomía. La investigación desarrolla una arquitectura cognitiva unificada para el Nivel 4 de autonomía quirúrgica, la antesala de la automatización total.
Hasta ahora, los laboratorios de todo el mundo habían conseguido que los robots hicieran tareas aisladas, como cortar o succionar. Esos programas funcionaban como «islas informáticas», incapaces de comunicarse entre sí de forma continua. El sistema de la UMA resuelve esa fragmentación: integra la percepción, el razonamiento lógico y el control del movimiento en un ciclo ininterrumpido.
Decisiones que se pueden auditar
Para garantizar la seguridad en un entorno tan delicado como un quirófano, el sistema no depende de modelos de inteligencia artificial opacos, las llamadas «cajas negras», cuyo razonamiento no se puede revisar. Utiliza en su lugar ontologías basadas en «lógicas de descripción», un marco matemático que ordena el conocimiento del robot mediante reglas claras.
Gracias a ello, el robot no entra en bucles de cálculo infinitos ante un imprevisto. Además, cada decisión autónoma es transparente, predecible y verificable en tiempo finito por el equipo médico que supervisa la operación.
Sentir el tejido con un solo sensor
En la cirugía mínimamente invasiva, el instrumento robótico entra por la pared abdominal a través del trocar, el tubo que permite acceder al interior. Allí se mezclan dos fuerzas: la resistencia de la propia incisión y la que el robot ejerce sobre los órganos.
La tesis aplica el modelo viscoelástico de Maxwell, que describe cómo se deforman los tejidos. Con ese algoritmo se puede aislar la fuerza real sobre el órgano con solo un 9 por ciento de error relativo, sin introducir sensores esterilizados dentro del paciente. Así, el robot «sabe» qué presión ejerce en cada momento.
Resultados en el laboratorio
La validación se hizo en una plataforma bimanual con dos brazos colaborativos, que recrea las condiciones de una intervención laparoscópica. En la planificación de la sutura, el sistema identificó la geometría de las heridas y planificó los puntos con un 85 por ciento de éxito y un margen de error inferior a 2,5 milímetros.
En la supervisión en tiempo real, el motor de razonamiento reconoció las fases de la cirugía con apenas 0,75 segundos de latencia, es decir, de retraso. También reaccionó de inmediato ante fallos o presiones excesivas.
El control de movimiento adaptativo redujo los picos de fuerza sobre la pared abdominal al reorientar automáticamente el instrumental. Según el trabajo, esto aporta un marco clave para integrar la autonomía de forma segura en la cirugía robótica y facilita el paso del laboratorio a la aplicación clínica.