يمكن أن يكون للبحث الجديد آثار كبيرة على جراحة الدماغ الروبوتية ذات التدخل الجراحي البسيط

يمكن أن يكون للبحث الجديد آثار كبيرة على جراحة الدماغ الروبوتية ذات التدخل الجراحي البسيط

اختبر البحث المبكر إدخال وسلامة تصميم القسطرة الجديد القابل للزرع في خروفين لتحديد إمكانية استخدامه في تشخيص وعلاج الأمراض في الدماغ.

إذا أثبتت المنصة فعاليتها وآمنة للاستخدام على البشر، فيمكنها تبسيط تشخيص وعلاج الأمراض في المناطق العميقة والحساسة من الدماغ وتقليل المخاطر المرتبطة بالتشخيص والعلاج.

يمكن أن يساعد الجراحين على البحث بشكل أعمق في الدماغ لتشخيص الأمراض، وتطبيق علاجات مثل الأدوية والاستئصال بالليزر بشكل أكثر دقة على الأورام، واستخدام الأقطاب الكهربائية بشكل أفضل لتحفيز الدماغ العميق في أمراض مثل مرض باركنسون والصرع.

قاد المؤلف الرئيسي البروفيسور فرديناندو رودريغيز إي باينا، من قسم الهندسة الميكانيكية في جامعة إمبريال، الجهود الأوروبية وقال: "إن الدماغ عبارة عن شبكة هشة ومعقدة من الخلايا العصبية المكتظة بكثافة، كل منها يلعب دوره الخاص". عندما يحدث المرض، نريد أن نكون قادرين على التنقل في هذه البيئة الحساسة واستهداف هذه المناطق بدقة دون الإضرار بالخلايا السليمة.

"تعمل منصتنا الجديدة الدقيقة ذات الحد الأدنى من التدخل الجراحي على تحسين التكنولوجيا المتاحة حاليًا، وإذا ثبت أنها آمنة وفعالة، فيمكنها تحسين قدرتنا على تشخيص وعلاج الأمراض لدى الأشخاص بأمان وفعالية."

تم تطوير النتائج كجزء من مشروع النظام البيئي المحسن للتوصيل لجراحة المخ والأعصاب في عام 2020 (EDEN2020) وتم نشرها في PLOS ONE.

عملية التخفي

تمثل المنصة تحسينًا للجراحة الحالية ذات التدخل الجراحي البسيط أو "ثقب المفتاح"، حيث يقوم الجراحون بإدخال كاميرات صغيرة وقسطرة من خلال شقوق صغيرة في الجسم.

ويتضمن قسطرة ناعمة ومرنة لمنع تلف أنسجة المخ أثناء العلاج وذراعًا آليًا مزودًا بالذكاء الاصطناعي (AI) لمساعدة الجراحين على التنقل عبر القسطرة عبر أنسجة المخ.

مستوحاة من الأعضاء التي تستخدمها الدبابير الطفيلية لوضع بيضها سرًا في لحاء الأشجار، تتكون القسطرة من أربعة أجزاء متشابكة تنزلق فوق بعضها البعض للسماح بالتنقل المرن.

وهو متصل بمنصة آلية تجمع بين المدخلات البشرية والتعلم الآلي لتوجيه القسطرة بعناية إلى موقع المرض. يقوم الجراحون بعد ذلك بإدخال ألياف بصرية فوق القسطرة حتى يتمكنوا من رؤية الطرف والتنقل على طول أنسجة المخ باستخدام أدوات التحكم في عصا التحكم.

تتعلم منصة الذكاء الاصطناعي من مدخلات الجراح وقوى الاتصال في أنسجة المخ لتوجيه القسطرة بدقة متناهية.

بالمقارنة مع التقنيات الجراحية التقليدية "المفتوحة"، فإن النهج الجديد يمكن أن يساعد في نهاية المطاف في تقليل تلف الأنسجة أثناء الجراحة وتقصير أوقات تعافي المريض وطول فترة الإقامة في المستشفى بعد العملية الجراحية.

عند إجراء جراحة الدماغ طفيفة التوغل، يستخدم الجراحون القسطرة ذات الاختراق العميق لتشخيص الأمراض وعلاجها. ومع ذلك، فإن القسطرة المستخدمة حاليًا صلبة ويصعب وضعها بدقة دون مساعدة أدوات الملاحة الآلية. نظرًا لعدم مرونة القسطرة بالإضافة إلى البنية المعقدة والحساسة للدماغ، قد يكون من الصعب وضع القسطرة بدقة، مما يشكل مخاطر في هذا النوع من الجراحة.

ولاختبار منصتهم، أدخل الباحثون القسطرة في أدمغة خروفين حيين في حرم الطب البيطري بجامعة ميلانو. تم إعطاء الأغنام مسكنات للألم وتمت مراقبتها بحثًا عن علامات الألم أو الضيق على مدار 24 ساعة يوميًا لمدة أسبوع قبل القتل الرحيم حتى يتمكن الباحثون من دراسة التأثيرات الهيكلية للقسطرة على أنسجة المخ.

ولم يجدوا أي علامات للضيق أو تلف الأنسجة أو العدوى بعد زرع القسطرة.

وخلص تحليلنا إلى أننا قمنا بزراعة هذه القسطرة الجديدة بأمان، دون أي ضرر أو عدوى أو معاناة. وإذا حققنا نتائج واعدة بنفس القدر على البشر، فإننا نأمل أن نرى هذه المنصة في العيادات في غضون أربع سنوات.

يمكن أن يكون لنتائجنا آثار كبيرة على جراحة الدماغ الروبوتية ذات التدخل الجراحي البسيط. ونأمل أن يساعد ذلك في تحسين سلامة وفعالية إجراءات جراحة الأعصاب الحالية التي تتطلب الاستخدام الدقيق لأنظمة العلاج والتشخيص، على سبيل المثال في سياق العلاج الجيني الموضعي.

الدكتور ريكاردو سيكولي، المؤلف الرئيسي، قسم الهندسة الميكانيكية الإمبراطورية

وقال البروفيسور لورينزو بيلو، المؤلف المشارك للدراسة من جامعة ميلانو: "أحد القيود الرئيسية لنظام المعلومات الإدارية الحالي هو أنه يجبرك على الوصول إلى نقطة عميقة من خلال ثقب في الجمجمة". مسار مستقيم. تكمن حدود القسطرة الصلبة في دقتها داخل الأنسجة المتحركة للدماغ وتشوه الأنسجة الذي يمكن أن تسببه. لقد وجدنا الآن أن القسطرة القابلة للتوجيه يمكنها التغلب على معظم هذه القيود.

تم تمويل هذه الدراسة من قبل برنامج EU Horizon 2020.

مصدر:

امبريال كوليدج لندن

مرجع:

سيكولي، R.، وآخرون. (2022) منصة روبوتية معيارية لجراحة الأعصاب الدقيقة بإبرة مستوحاة بيولوجيًا: نظرة عامة على النظام والاستخدام الأول في الجسم الحي. زائد واحد. doi.org/10.1371/journal.pone.0275686.

.