Uued uuringud võivad oluliselt mõjutada minimaalselt invasiivset robot-ajuoperatsiooni

Uued uuringud võivad oluliselt mõjutada minimaalselt invasiivset robot-ajuoperatsiooni

Varajases uuringus testiti uue siirdatava kateetri konstruktsiooni kasutuselevõttu ja ohutust kahel lambal, et teha kindlaks selle potentsiaali kasutada ajuhaiguste diagnoosimisel ja ravimisel.

Kui platvorm osutub inimestel kasutamiseks tõhusaks ja ohutuks, võib see lihtsustada sügavate, tundlike ajupiirkondade haiguste diagnoosimist ja ravi ning vähendada diagnoosimise ja raviga seotud riske.

See võib aidata kirurgidel vaadata sügavamale ajju, et diagnoosida haigusi, rakendada ravimeetodeid, nagu ravimid ja laserablatsioon, täpsemalt kasvajate puhul ning paremini kasutada elektroode sügavamaks ajustimulatsiooniks selliste haiguste puhul nagu Parkinsoni tõbi ja epilepsia.

Juhtautor professor Ferdinando Rodriguez y Baena Imperiali masinaehituse osakonnast juhtis Euroopa jõupingutusi ja ütles: "Aju on habras ja keeruline tihedalt pakitud närvirakkude võrgustik, millest igaüks mängib oma rolli." Kui haigus ilmneb, tahame selles õrnas keskkonnas navigeerida ja neid piirkondi täpselt sihtida, kahjustamata terveid rakke.

"Meie uus täpne, minimaalselt invasiivne platvorm täiustab praegu saadaolevat tehnoloogiat ja kui see osutub ohutuks ja tõhusaks, võib see parandada meie võimet ohutult ja tõhusalt diagnoosida ja ravida inimeste haigusi."

Tulemused töötati välja projekti Enhanced Delivery Ecosystem for Neurosurgery in 2020 (EDEN2020) raames ja avaldati ajakirjas PLOS ONE.

Varjatud operatsioon

Platvorm kujutab endast olemasoleva minimaalselt invasiivse või "võtmeaugu" operatsiooni täiustust, mille käigus kirurgid sisestavad väikesed kaamerad ja kateetrid kehasse väikeste sisselõigete kaudu.

See sisaldab pehmet painduvat kateetrit, et vältida ajukoe kahjustamist ravi ajal, ja tehisintellektiga (AI) varustatud robotkätt, mis aitab kirurgidel kateetris ajukoes liikuda.

Inspireeritud elunditest, mida parasiitherilased kasutavad salaja puukoore munemiseks, koosneb kateeter neljast omavahel blokeeritud segmendist, mis libisevad üksteise kohal, et võimaldada paindlikku navigeerimist.

Es ist mit einer Roboterplattform verbunden, die menschliche Eingaben und maschinelles Lernen kombiniert, um den Katheter sorgfältig an die Krankheitsstelle zu steuern. Anschließend führen Chirurgen optische Fasern über den Katheter ein, sodass sie die Spitze per Joystick-Steuerung sehen und entlang des Gehirngewebes navigieren können.

Tehisintellekti platvorm õpib ajukoes kirurgi sisenditest ja kontaktjõududest, et juhtida kateetrit täpse täpsusega.

Võrreldes traditsiooniliste "avatud" kirurgiliste meetoditega, võib uus lähenemisviis lõppkokkuvõttes aidata vähendada koekahjustusi operatsiooni ajal ning lühendada patsiendi taastumisaegu ja operatsioonijärgse haiglaravi kestust.

Minimaalselt invasiivse ajuoperatsiooni tegemisel kasutavad kirurgid haiguste diagnoosimiseks ja raviks sügavale tungivaid kateetreid. Praegu kasutusel olevad kateetrid on aga jäigad ja neid on raske täpselt paigutada ilma robotnavigatsioonitööriistade abita. Kateetrite paindumatuse ja aju keerulise ja õrna struktuuri tõttu võib kateetrite täpne paigutamine olla keeruline, mis kujutab seda tüüpi operatsioonide puhul ohtu.

Oma platvormi testimiseks sisestasid teadlased kateetri Milano ülikooli veterinaarmeditsiini ülikoolilinnaku kahe eluslamba ajju. Lammastele anti valuvaigistust ja neid jälgiti valu- või stressinähtude suhtes nädala jooksul 24 tundi ööpäevas enne surmamist, et teadlased saaksid uurida kateetri struktuurset mõju ajukoele.

Nad ei leidnud pärast kateetri implanteerimist stressi, koekahjustuse või infektsiooni märke.

Meie analüüs jõudis järeldusele, et implanteerisime need uued kateetrid ohutult, ilma kahjustuste, infektsioonide ja kannatusteta. Kui saavutame inimestel sama paljutõotavaid tulemusi, loodame seda platvormi kliinikus näha nelja aasta jooksul.

Meie leiud võivad oluliselt mõjutada minimaalselt invasiivset robot-ajuoperatsiooni. Loodame, et see aitab parandada praeguste neurokirurgiliste protseduuride ohutust ja tõhusust, mis nõuavad ravi- ja diagnostikasüsteemide täpset kasutamist, näiteks lokaliseeritud geeniteraapia kontekstis.

Dr Riccardo Secoli, juhtiv autor, Imperial Mechanical Engineering Department

Professor Lorenzo Bello, uuringu kaasautor Milano ülikoolist, ütles: "Praeguse MIS-i üks peamisi piiranguid on see, et see sunnib teid ligi pääsema sügavale kohale kolju puuraugu kaudu." sirge trajektoor. Jäiga kateetri piirang on selle täpsus aju liikuvates kudedes ja koe deformatsioon, mida see võib põhjustada. Oleme nüüd leidnud, et meie juhitav kateeter suudab ületada enamiku nendest piirangutest.

Seda uuringut rahastati ELi Horisont 2020 programmist.

Allikas:

Londoni Imperial College

Viide:

Secoli, R. et al. (2022) Modulaarne robotplatvorm täppisneurokirurgia jaoks bioinspireeritud nõelaga: süsteemi ülevaade ja esimene in vivo kasutamine. PLUSS ÜKS. doi.org/10.1371/journal.pone.0275686.

.