Las máquinas de anestesia cumplen una labor muy importante en los centros médicos y hospitalarios. Su uso es indispensable para algunos procedimientos que requieren suministrar gases anestésicos a los pacientes y llevar un monitoreo de su respiración durante todo el proceso. En consecuencia, estos equipos tan esenciales fueron desarrollándose hasta ofrecer las ventajas que conocemos en la actualidad.
Antes de las sofisticadas máquinas contemporáneas, el suministro de anestesia a los pacientes se hacía mediante vasos de metal o vidrio en los cuales se depositaba el líquido (éter etílico o cloroformo) o en bolsas de aire. Así, de estos recipientes los pacientes debían inhalar los vapores, que subían mediante bombeo o el uso de esponjas, gasas y similares.
Historiadores estadunidenses atribuyen el descubrimiento de la anestesia al dentista Horace Wells, quien en 1844 administró gas de óxido nitroso en la extracción de muelas; no obstante, también dan mérito a William T. G. Morton, un alumno de Wells que continuó el trabajo de su profesor, pero cambió el gas de óxido nitroso por el éter, que dejaba a los pacientes totalmente dormidos.
Las máquinas de anestesia son hoy aparatos de alta precisión que deben garantizar el suministro de una cantidad exacta de gas con el fin de no comprometer la salud del paciente. Son un producto de innovación en mecánica, ingeniería y electrónica que debe garantizar y ofrecer la posibilidad de monitorear el estado de su paciente para garantizar total funcionalidad a los anestesiólogos y los demás profesionales médicos involucrados en el procedimiento quirúrgico.
De hecho, la administración exacta de anestesia general de cara a una intervención quirúrgica es uno de los retos de todos los anestesistas. Estos profesionales realizan su trabajo para conseguir un doble objetivo: mantener a los pacientes con vida y estabilizados, y garantizar su inconsciencia profunda.
Por ello si los anestesistas dispusieran de un método fiable para calcular la dosis que necesita cada paciente en cada momento podrían reducir la administración de medicamentos, mantener con exactitud el grado de inconsciencia y minimizar los efectos secundarios cognitivos que suelen sufrir los grupos de población más sensibles, por ejemplo, los de edad avanzada.
Ahora bien, estas nuevas máquinas automatizadas de anestesia requieren de una constante actualización, puesto que el avance tecnológico no se detiene. Conscientes de esta realidad investigadores de la Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología (Upibi) del IPN han creado un algoritmo de control con base en el modelo matemático para el suministro automatizado de anestesia y de un agente analgésico que garantiza una recuperación posoperatoria exitosa en beneficio de los pacientes que se someten a una cirugía.
A lo largo del presente siglo la comunidad de Ingeniería Biomédica trabaja en informática médica para modelar al paciente como un sistema de entrada-salida en el cual se pueda predecir la infusión de anestesia con el propósito de prevenir accidentes, obtener una respuesta satisfactoria durante la cirugía general y lograr la pronta recuperación.
Con la mirada puesta en el futuro tecnológico del sector salud, el doctor Miguel Luis Ramírez Barrios, investigador de la Upibi, encabeza a un colectivo de expertos dirigido al diseño de algoritmos de control que hagan posible innovar procesos en la tecnología existente en los quirófanos, en este caso en las máquinas de anestesia.
Dosis y velocidad
Contactado por Vértigo, el doctor en Ciencias en Control Automático explica que el manejo de la anestesia es un proceso complejo en el que se debe tener un control de la administración del fármaco con base en el monitoreo del paciente. Dicho proceso ha sido convencionalmente guiado de forma manual por un anestesista, quien de acuerdo a la edad, peso, talla e historial clínico del paciente, así como del tipo de intervención, determina el fármaco y la proporción adecuada.
No obstante, en este proceso convencional hay ciertos riesgos como el suministro en exceso, lo que provoca una recuperación difícil y lenta y posibles daños permanentes al usuario; por el contrario, si es menor cantidad, el paciente puede sufrir durante la intervención e incluso provocar vómito.
Afortunadamente, subraya el experto, el avance científico ha permitido que la automatización en un proceso de cirugía general, bajo condiciones normales y sin emergencias, tenga un desempeño equiparable con el de un médico anestesiólogo. De hecho, la aplicación de técnicas automáticas de control de anestesia está siendo uno de los métodos implementados para la disminución de errores en la dosificación de fármacos, con el cual se busca optimizar el suministro anestésico al paciente durante las intervenciones quirúrgicas, manteniendo el estado hipnótico en un valor objetivo garantizando la supresión del dolor y seguridad del paciente. Esto tiene efecto directo en una mejor recuperación del paciente después de la intervención quirúrgica.
En esta perspectiva se impulsó el proyecto Modelo de control predictivo para el suministro de anestesia, que representa toda una innovación porque incorpora dos fármacos al modelo convencional: el propofol, ideal para esta técnica porque metaboliza rápido, en combinación con el analgésico remifentanilo.
Así, Ramírez Barrios y sus alumnos de licenciatura en Ingeniería Biomédica, Rodrigo Mora Martínez y Manuel Mera Hernández, se dieron a la tarea de analizar el modelado matemático considerando dos fármacos para desarrollar el algoritmo de automatización que garantice un desempeño óptimo de los mismos, de acuerdo con parámetros como peso, talla, edad y sexo del paciente. Hasta ahora las pruebas de simulación del algoritmo han sido exitosas.
En síntesis, el nuevo algoritmo inventado en el IPN pretende controlar el suministro de dos medicamentos en las máquinas de anestesia. El objetivo es automatizar el proceso en su conjunto y comprobar si el rendimiento de un controlador completamente automático puede ofrecer mejores resultados que los algoritmos que solo administran propofol o a un control guiado de forma manual.
Además, con el modelo matemático desarrollado, el equipo de investigación de Upibi simuló dos tipos de perturbaciones o anomalías para predecir dosis y velocidad en el suministro de los medicamentos. La primera es durante la cirugía, cuando el cirujano
manipula o estimula al paciente en el proceso para evitar que despierte; y, la segunda, ante una descompensación (subida de presión) o reacción a la anestesia.
El profesor politécnico aclara que el algoritmo es útil para cirugías en la parte inferior del cuerpo, es decir, del estómago hacia abajo. No funciona en cirugías de corazón o pulmón o en las extremidades superiores, ya que en ellas se utilizan otros fármacos y el modelo es diferente. Tiene la ventaja de poder definir si el paciente es sensible, insensible o de plano no inhala la anestesia. Normalmente los pacientes que acuden a una cuarta o quinta anestesia son insensibles.
Hasta este momento, con el nuevo modelo matemático solo se han efectuado simulaciones y quedan pendientes pruebas con animales y posteriormente con humanos.
Entretanto, los creadores del innovador algoritmo sostienen que esta automatización quizá más compleja en la administración de la anestesia tiene como objetivo automatizar el proceso en su conjunto: no se trata de sustituir al médico anestesiólogo, sino de ayudarlo a prevenir accidentes y que además se logre una mejor y pronta recuperación de los pacientes.
Crean sistema de circuito cerrado de anestesia
Un grupo de investigadores del Massachusetts Institute of Technology (MIT) y del Hospital General de Massachusetts diseñaron un sistema de circuito cerrado que permite monitorizar el estado cerebral y controlar con precisión la inconsciencia a través de un mecanismo que automatiza las dosis de un fármaco anestésico cada 20 segundos.
El objetivo de este sistema, tal y como recoge la revista PNAS Nexus1, consiste en ofrecer la mejor atención anestésica mediante la administración de la cantidad justa de medicamento y hacerlo, además, de manera controlada.
Aunque este sistema no es el primero que utiliza un circuito cerrado de administración de anestesia, sí supone un paso adelante porque contribuye a realizar una gestión muy precisa de la inconsciencia.
El nuevo sistema CLAD (por sus siglas en inglés Closed-Loop Anesthesia Delivery) permite realizar una estimación personalizada del grado de afección de las dosis y medir la inconsciencia en función del estado cerebral. Después, el sistema emplea estas mediciones para ajustar constantemente la dosis del medicamento. Se han realizado pruebas con primates y se preparan con seres humanos.