Ново изследване може да има значителни последици за минимално инвазивната роботизирана мозъчна хирургия

Ново изследване може да има значителни последици за минимално инвазивната роботизирана мозъчна хирургия

Ранното изследване тества въвеждането и безопасността на новия дизайн на имплантируем катетър при две овце, за да определи потенциала му за използване при диагностициране и лечение на заболявания на мозъка.

Ако платформата се окаже ефективна и безопасна за употреба при хора, тя може да опрости диагностиката и лечението на заболявания в дълбоките, чувствителни области на мозъка и да намали рисковете, свързани с диагностиката и лечението.

Es könnte Chirurgen helfen, tiefer in das Gehirn zu blicken, um Krankheiten zu diagnostizieren, Behandlungen wie Medikamente und Laserablation präziser auf Tumore anzuwenden und Elektroden für die Tiefenhirnstimulation bei Erkrankungen wie Parkinson und Epilepsie besser einzusetzen.

Водещият автор, професор Фердинандо Родригес и Баена, от катедрата по машинно инженерство на Imperial, ръководи европейското усилие и каза: „Мозъкът е крехка, сложна мрежа от гъсто опаковани нервни клетки, всяка от които играе своя собствена роля.“ Когато възникне заболяване, ние искаме да можем да се ориентираме в тази деликатна среда и прецизно да се насочваме към тези области, без да увреждаме здравите клетки.

„Unsere neue präzise, ​​minimalinvasive Plattform verbessert die derzeit verfügbare Technologie und könnte unsere Fähigkeit verbessern, Krankheiten bei Menschen sicher und effektiv zu diagnostizieren und zu behandeln, wenn sie sich als sicher und wirksam erweist.“

Резултатите са разработени като част от проекта Enhanced Delivery Ecosystem for Neurosurgery in 2020 (EDEN2020) и са публикувани в PLOS ONE.

Стелт операция

Платформата представлява подобрение на съществуващата минимално инвазивна или „ключова” хирургия, при която хирурзите вкарват малки камери и катетри през малки разрези в тялото.

Той включва мек, гъвкав катетър за предотвратяване на увреждане на мозъчната тъкан по време на лечението и роботизирана ръка, оборудвана с изкуствен интелект (AI), за да помогне на хирурзите да навигират катетъра през мозъчната тъкан.

Вдъхновен от органите, които паразитните оси използват за тайно снасяне на яйца в кората на дървото, катетърът се състои от четири взаимосвързани сегмента, които се плъзгат един върху друг, за да позволят гъвкава навигация.

Той е свързан с роботизирана платформа, която съчетава човешки вход и машинно обучение, за да насочва внимателно катетъра към мястото на заболяването. След това хирурзите вмъкват оптични влакна върху катетъра, за да могат да видят върха и да навигират по мозъчната тъкан с помощта на джойстик.

Платформата AI се учи от входящите данни на хирурга и контактните сили в мозъчната тъкан, за да насочва катетъра с прецизна точност.

В сравнение с традиционните „отворени“ хирургични техники, новият подход може в крайна сметка да помогне за намаляване на увреждането на тъканите по време на операция и да съкрати времето за възстановяване на пациента и продължителността на следоперативния болничен престой.

Когато извършват минимално инвазивна мозъчна хирургия, хирурзите използват дълбоко проникващи катетри за диагностика и лечение на заболявания. Въпреки това, използваните в момента катетри са твърди и трудни за прецизно поставяне без помощта на роботизирани инструменти за навигация. Поради негъвкавостта на катетрите, съчетана със сложната, деликатна структура на мозъка, може да бъде трудно да се поставят точно катетри, което крие рискове при този тип операция.

За да тестват платформата си, изследователите вмъкнаха катетъра в мозъците на две живи овце в кампуса по ветеринарна медицина на Миланския университет. На овцете е дадено облекчаване на болката и са наблюдавани за признаци на болка или дистрес 24 часа на ден в продължение на една седмица, преди да бъдат евтаназирани, за да могат изследователите да проучат структурните ефекти на катетъра върху мозъчната тъкан.

Те не откриха признаци на дистрес, увреждане на тъканите или инфекция след имплантирането на катетър.

Нашият анализ заключи, че сме имплантирали тези нови катетри безопасно, без никаква повреда, инфекция или страдание. Ако постигнем също толкова обещаващи резултати при хора, се надяваме да видим тази платформа в клиниката до четири години.

Нашите открития биха могли да имат значителни последици за минимално инвазивната роботизирана мозъчна хирургия. Надяваме се, че това ще помогне за подобряване на безопасността и ефективността на настоящите неврохирургични процедури, които изискват прецизно използване на системи за лечение и диагностика, например в контекста на локализирана генна терапия.

Д-р Рикардо Секоли, водещ автор, Imperial Mechanical Engineering Department

Професор Лоренцо Бело, съавтор на изследването от университета в Милано, каза: „Едно от основните ограничения на настоящата MIS е, че ви принуждава да получите достъп до дълбоко място през пробита дупка в черепа.“ права траектория. Ограничението на твърдия катетър е неговата прецизност в движещите се тъкани на мозъка и тъканната деформация, която може да причини. Сега открихме, че нашият управляем катетър може да преодолее повечето от тези ограничения.“

Това проучване е финансирано от програмата на ЕС Хоризонт 2020.

източник:

Имперски колеж в Лондон

Справка:

Secoli, R., et al. (2022) Модулна роботизирана платформа за прецизна неврохирургия с биоинспирирана игла: преглед на системата и първа употреба in vivo. ПЛЮС ЕДНО. doi.org/10.1371/journal.pone.0275686.

.