Nový výzkum by mohl mít významné důsledky pro minimálně invazivní robotickou chirurgii mozku

Nový výzkum by mohl mít významné důsledky pro minimálně invazivní robotickou chirurgii mozku

První výzkum testoval zavedení a bezpečnost nového designu implantovatelného katétru u dvou ovcí, aby se určil jeho potenciál pro použití při diagnostice a léčbě onemocnění mozku.

Pokud se platforma ukáže jako účinná a bezpečná pro použití u lidí, mohla by zjednodušit diagnostiku a léčbu nemocí v hlubokých citlivých oblastech mozku a snížit rizika spojená s diagnostikou a léčbou.

Mohlo by to pomoci chirurgům podívat se hlouběji do mozku, aby diagnostikovali nemoci, přesněji aplikovali léčbu, jako jsou léky a laserová ablace, na nádory a lépe používali elektrody pro hlubokou stimulaci mozku u nemocí, jako je Parkinsonova choroba a epilepsie.

Vedoucí autor profesor Ferdinando Rodriguez y Baena z Imperial's Department of Mechanical Engineering, vedl evropské úsilí a řekl: "Mozek je křehká, složitá síť hustě zabalených nervových buněk, z nichž každá hraje svou vlastní roli." Když dojde k onemocnění, chceme být schopni procházet tímto citlivým prostředím a přesně zacílit na tyto oblasti, aniž bychom poškodili zdravé buňky.

"Naše nová precizní, minimálně invazivní platforma vylepšuje aktuálně dostupnou technologii, a pokud se ukáže jako bezpečná a účinná, mohla by zlepšit naši schopnost bezpečně a efektivně diagnostikovat a léčit nemoci u lidí."

Výsledky byly vyvinuty v rámci projektu Enhanced Delivery Ecosystem for Neurochirurgy v roce 2020 (EDEN2020) a publikovány v PLOS ONE.

Stealth operace

Platforma představuje vylepšení stávající minimálně invazivní nebo „klíčové dírky“ chirurgie, při které chirurgové vkládají drobné kamery a katétry přes malé řezy do těla.

Obsahuje měkký, flexibilní katétr, který zabraňuje poškození mozkové tkáně během léčby, a robotické rameno vybavené umělou inteligencí (AI), které chirurgům pomáhá procházet katetrem mozkovou tkání.

Katétr, inspirovaný orgány, které parazitické vosy používají k tajnému kladení vajíček do stromové kůry, se skládá ze čtyř vzájemně do sebe zapadajících segmentů, které se posouvají po sobě a umožňují flexibilní navigaci.

Je připojen k robotické platformě, která kombinuje lidský vstup a strojové učení, aby pečlivě navedl katétr na místo onemocnění. Chirurgové poté vloží optická vlákna přes katétr, aby viděli jeho hrot a mohli se pohybovat podél mozkové tkáně pomocí joysticku.

Platforma AI se učí ze vstupů chirurga a kontaktních sil v mozkové tkáni, aby vedl katetr s naprostou přesností.

Ve srovnání s tradičními „otevřenými“ chirurgickými technikami by nový přístup mohl v konečném důsledku pomoci snížit poškození tkáně během operace a zkrátit dobu zotavení pacienta a délku pooperačních pobytů v nemocnici.

Při provádění minimálně invazivní chirurgie mozku používají chirurgové k diagnostice a léčbě nemocí hluboce pronikající katétry. V současnosti používané katétry jsou však tuhé a je obtížné je přesně umístit bez pomoci robotických navigačních nástrojů. Vzhledem k nepružnosti katétrů v kombinaci s komplikovanou, jemnou strukturou mozku může být obtížné katétry přesně umístit, což u tohoto typu operace představuje riziko.

Aby vědci otestovali svou platformu, vložili katetr do mozku dvou živých ovcí v kampusu veterinární medicíny Milánské univerzity. Ovcím byla poskytnuta úleva od bolesti a byly sledovány známky bolesti nebo úzkosti 24 hodin denně po dobu jednoho týdne před eutanazií, aby vědci mohli studovat strukturální účinky katetru na mozkovou tkáň.

Po implantaci katétru nenašli žádné známky úzkosti, poškození tkáně nebo infekce.

Naše analýza dospěla k závěru, že jsme tyto nové katétry implantovali bezpečně, bez jakéhokoli poškození, infekce nebo utrpení. Pokud dosáhneme stejně slibných výsledků u lidí, doufáme, že tuto platformu uvidíme na klinice do čtyř let.

Naše zjištění by mohla mít významné důsledky pro minimálně invazivní robotickou chirurgii mozku. Doufáme, že to pomůže zlepšit bezpečnost a efektivitu současných neurochirurgických postupů, které vyžadují přesné použití léčebných a diagnostických systémů, například v kontextu lokalizované genové terapie.“

Dr. Riccardo Secoli, hlavní autor, Imperial Mechanical Engineering Department

Profesor Lorenzo Bello, spoluautor studie z univerzity v Miláně, řekl: "Jedním z hlavních omezení současného MIS je to, že vás nutí vstoupit do hlubokého místa přes vyvrtaný otvor v lebce." přímá trajektorie. Omezení rigidního katétru je jeho přesnost v pohybujících se tkáních mozku a deformace tkáně, kterou může způsobit. Nyní jsme zjistili, že náš řiditelný katétr dokáže překonat většinu těchto omezení.“

Tato studie byla financována z programu EU Horizon 2020.

Zdroj:

Imperial College London

Odkaz:

Secoli, R., a kol. (2022) Modulární robotická platforma pro precizní neurochirurgii s bioinspirovanou jehlou: přehled systému a první použití in vivo. PLUS JEDEN. doi.org/10.1371/journal.pone.0275686.

.