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TELECOMUNICACIONES EN TELEMEDICINA Y TELETUTORÍA: La importancia de captar y
transmitir la sensación del "tacto" mediante redes
Por
Prof. Dr. Nicolas D. Georganas, Catedrático de Excelencia, Universidad Carlos III de Madrid;
Investigador Visitante en IMDEA Networks; Profesor Universitario Distinguido de la Universidad de
Ottawa, Canadá
¿Sueño, realidad o necesidad? En el año 2001, se realizó una cirugía telerrobótica transatlántica con nombre
de código Lindbergh; la operación fue llevada a cabo desde Nueva York por el Dr. Jacques Marescaux
(cirujano principal) y el Dr. Michel Gagner. La paciente fue una mujer francesa de 68 que se encontraba en
Estrasburgo, Francia. La operación se realizó por medio de un dispositivo robótico. France Telecom
proporcionó la red ATM privada de alta velocidad y de la mayor calidad. Tras el éxito del proyecto
Lindbergh, el Dr. Mehran Anvari (cirujano de fama mundial) operó desde Hamilton, Ontario, Canadá, y
guió al Dr. Craig McKinley en el quirófano de North Bay, a 340 Km. en el norte de Ontario, en un
procedimiento quirúrgico con la ayuda de líneas de alta velocidad proporcionadas por Bell Canada. Estas
operaciones quirúrgicas telerrobóticas demuestran la necesidad de proporcionar atención sanitaria experta
en casos de urgencia en una región remota de un país y el poder de las redes de telecomunicación que
transportan tanto el video para la observación de los pacientes como las señales de control robótico.
La telemedicina es un campo emergente que combina los beneficios y el poder de las redes de
telecomunicaciones con los servicios médicos. Este campo tendrá un gran desarrollo y cambiará nuestra
vida. No solo permitirá el acceso a la "atención experta" en las áreas rurales, sino también en los centros
urbanos donde tales servicios "expertos" no existan y sean necesarios. Aunque la presencia del médico cerca
del paciente puede tener sus propias virtudes curativas, no siempre es posible que médicos competentes y
expertos estén presentes allí donde su pericia sea necesaria. Además, así como en el caso de las
videoconferencias y las Web-conferencias en las que se observa la reducción de costes al minimizar la
necesidad de transporte, la telemedicina también puede beneficiar a la población que de otra manera no
tendría acceso a atención médica experta. Hoy en día, el tele-diagnóstico es ya una realidad que ahorra
gastos y proporciona un servicio inmediato en cualquier momento. Existen numerosas aplicaciones de
telemedicina, como teledermatología, teleradiología, teleconsultas, telechequeos, telecirugía, etc.
El Catedrático Nicolas D. Georganas y su entonces Laboratorio de Investigación de Comunicaciones
Multimedia (Multimedia Communications Research Laboratory) de University of Ottawa, Canadá,
diseñaron, probaron y utilizaron en ensayos clínicos en el Hospital Cívico (Civic
Hospital) de Ottawa en 1989, un Sistema de Información Radiológica
Interactivo (IRIS – Interactive Radiology Information System). Los ensayos
clínicos se llevaron a cabo en radiología, urgencias, cirugía torácica y en el
Instituto del Corazón. Éste fue uno de los primeros Sistemas Multimedia de
Telemedicina que hizo posible la telemedicina interactiva y la tele-consulta de
imágenes radiológicas y ecocardiogramas con anotaciones de voz, a través de
una red de comunicaciones de área local hospitalaria. Posteriores ensayos
tuvieron lugar mediante enlaces vía satélite (al satélite canadiense geoestacionario ANIK, situado a 22.000
Km. sobre el ecuador), así como mediante líneas de comunicación terrestres "frame-relay" y RDSI. La
potencia de los ordenadores, la calidad de las visualizaciones digitales y la velocidad de las líneas de
telecomunicaciones en aquellos primeros tiempos no eran grandes, pero IRIS demostró que había un futuro
para la tele-consulta y la telemedicina multimedia en redes de comunicaciones tanto privadas como
públicas.
La telecirugía es uno de los campos más difíciles de la telemedicina. En este caso, un cirujano experto
participará en una operación sin estar en el quirófano. Incluso estando fuera del quirófano, un solo cirujano
puede llevar a cabo la operación; como se demostró en los años 2001 y 2003, la realidad es que la
telecirugía es una opción viable y válida en la cual los cirujanos con menos experiencia que se encuentran
en el quirófano junto a sus pacientes reciben la ayuda del cirujano experto que puede estar a cientos de
kilómetros de distancia. Esto tiene muchas ventajas: 1- Un mejor resultado para el paciente, 2- El cirujano
local aprende mientras el cirujano experto le ayuda y le enseña, 3- Se reducen los costes, ya que no es
necesario que nadie se desplace. 4- Se reducen las incomodidades y los gastos para los pacientes y sus
familias, ya que no necesitan viajar hasta donde se encuentra el cirujano experto para que la operación
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pueda llevarse a cabo. Estos son los verdaderos valores de la telecirugía que pueden comprobarse ya en la
actualidad y que seguirán manifestándose en el futuro. Una de las características más valiosas que los
cirujanos querían tener, pero que no existía en los primeros ensayos, era la sensación del "tacto", mientras
controlaban el tele-robot a distancia. Esta sensación del "tacto" es indispensable para todos los profesionales
de la salud.
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La tecnología "Haptics" representa un nuevo vehículo de las Comunicaciones Multimedia. El término
proviene del verbo griego "haptesthai" y significa "tocar". Cómo captar y transmitir la sensación de "tacto"
mediante redes ha supuesto un importante reto tecnológico durante los últimos años. Actualmente existen
numerosos dispositivos hápticos disponibles en el mercado: sus
precios oscilan entre los 250 y los 100.000 dólares. Estos
dispositivos, acoplados a nuestros ordenadores o robots, reciben
de, y transmiten a, nuestro cerebro la sensación del tacto, la
posición, la fuerza e incluso la torsión. Haptics se utiliza en la
actualidad tanto para la telecirugía como para la teleformación
de estudiantes y residentes médicos. En este sentido, podemos denominar a esta tecnología "teletutoría
háptica". En el caso de la teleformación, el cirujano experto puede formar a su estudiante, de forma remota
a través de redes de telecomunicación, guiando su mano para que ésta realice el procedimiento quirúrgico
adecuado, con la fuerza y/o torsión correcta(s).
El Catedrático Profesor Georganas y su equipo de investigación del laboratorio DISCOVER (DIStributed
and COllaborative Virtual Environments Research – Investigación de Entornos
Prototype on 3D Stereo Reachin Display
Virtuales Colaborativos y Distribuidos), perteneciente a la Universidad de
Ottawa, han diseñado simuladores médicos utilizando la tecnología Haptics y la
realidad virtual, para la autoformación en medicina y la teletutoría médica. La
realidad virtual proporciona una simulación en 3D extremadamente realista de
un entorno de formación; la tecnología Haptics, por su parte, mejora
notablemente la simulación aportando la sensación del tacto. En una de las
formaciones háptico-virtuales llevadas a cabo, los estudiantes de cirugía ocular
aprenden cómo realizar una cirugía de cataratas sin la necesidad de tener que operar sobre ojos de animales,
en un primer momento, o sobre pacientes reales, en una segunda fase. Además, pueden repetir el ejercicio
de formación tantas veces como lo deseen, y allí donde quieran.
Nicolas D. Georganas
GEO RGA NA S
GEORGANAS
La teletutoría háptica mediante red conlleva transmitir información sobre la posición y la fuerza de un
determinado instrumento quirúrgico, información que será capturada por los dispositivos hápticos,
normalmente a una velocidad de 1.000 veces por segundo, desde la mano del cirujano experto hasta la
mano del cirujano aprendiz, tal y como muestra la ilustración que aparece a continuación. La actual
tecnología de Internet no puede transferir dicha información ni lo suficientemente rápido ni con la
suficiente seguridad para proporcionar las condiciones para una sesión de teleformación útil y realista. El
equipo de investigación de DISCOVER ha estado utilizando la red Internet2 de Canadá, la denominada
CA*net4, "Internet de próxima generación", que funciona a una velocidad de 1 Gigabit por segundo, para
realizar pruebas desde University of Ottawa (en Ottawa) hasta University of
Alberta, situada en Edmonton, a unos 3.000 kilómetros de distancia. Las
señales utilizaron varias redes de alta velocidad tanto regionales como
nacionales, introduciendo cada una de ellas pérdidas de datos y retrasos. A
pesar de que estas limitaciones de la información digital no fueron realmente
importantes, las simulaciones médicas no toleran ninguna pérdida de datos,
por pequeña que sea, ni ningún retraso superior a los 100 milisegundos. Los investigadores especializados
en telecomunicaciones que formaban parte del equipo tuvieron que diseñar distintos algoritmos y
procedimientos para compensar esta pérdida de datos y los retrasos. Por último, los cirujanos expertos del
Instituto Ocular de la Universidad de Ottawa (University of Ottawa Eye Institute) evaluaron la simulación
de cirugía de cataratas y la teletutoría háptica, y proporcionaron diversas directrices de gran valor para
orientar a los investigadores. Todo esto constituye una demostración del poder de la sinergia entre los
ingenieros de telecomunicaciones, los expertos médicos, los especialistas en interfaces de usuarios y los
expertos en multimedia.
Nicolas
Georganas
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febrero de 2009
D.
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