Una nuova ricerca potrebbe avere implicazioni significative per la chirurgia cerebrale robotica minimamente invasiva

Una nuova ricerca potrebbe avere implicazioni significative per la chirurgia cerebrale robotica minimamente invasiva

Le prime ricerche hanno testato l'introduzione e la sicurezza del nuovo design del catetere impiantabile in due pecore per determinarne il potenziale di utilizzo nella diagnosi e nel trattamento delle malattie del cervello.

Se la piattaforma si rivelasse efficace e sicura per l’uso sugli esseri umani, potrebbe semplificare la diagnosi e il trattamento delle malattie nelle aree profonde e sensibili del cervello e ridurre i rischi associati alla diagnosi e al trattamento.

Potrebbe aiutare i chirurghi a guardare più in profondità nel cervello per diagnosticare malattie, applicare trattamenti come farmaci e ablazione laser in modo più preciso ai tumori e utilizzare meglio gli elettrodi per la stimolazione cerebrale profonda in malattie come il Parkinson e l’epilessia.

L'autore principale, il professor Ferdinando Rodriguez y Baena, del Dipartimento di ingegneria meccanica dell'Imperial, ha guidato lo sforzo europeo e ha affermato: "Il cervello è una rete fragile e complessa di cellule nervose densamente raggruppate, ciascuna con il proprio ruolo". Quando si verifica una malattia, vogliamo essere in grado di navigare in questo ambiente delicato e colpire con precisione queste aree senza danneggiare le cellule sane.

“La nostra nuova piattaforma precisa e minimamente invasiva migliora la tecnologia attualmente disponibile e, se si dimostrerà sicura ed efficace, potrebbe migliorare la nostra capacità di diagnosticare e curare in modo sicuro ed efficace le malattie nelle persone”.

I risultati sono stati sviluppati come parte del progetto Enhanced Delivery Ecosystem for Neurosurgery in 2020 (EDEN2020) e pubblicati su PLOS ONE.

Operazione invisibile

La piattaforma rappresenta un miglioramento rispetto all’attuale chirurgia mini-invasiva o “buco della serratura”, in cui i chirurghi inseriscono minuscole telecamere e cateteri attraverso piccole incisioni nel corpo.

Comprende un catetere morbido e flessibile per prevenire danni al tessuto cerebrale durante il trattamento e un braccio robotico dotato di intelligenza artificiale (AI) per aiutare i chirurghi a spostare il catetere attraverso il tessuto cerebrale.

Ispirato agli organi utilizzati dalle vespe parassite per deporre segretamente le uova nella corteccia degli alberi, il catetere è costituito da quattro segmenti ad incastro che scorrono l'uno sull'altro per consentire una navigazione flessibile.

È collegato a una piattaforma robotica che combina input umani e apprendimento automatico per guidare con attenzione il catetere verso il sito della malattia. I chirurghi quindi inseriscono le fibre ottiche sul catetere in modo che possano vedere la punta e navigare lungo il tessuto cerebrale utilizzando i controlli del joystick.

La piattaforma AI apprende dagli input del chirurgo e dalle forze di contatto nel tessuto cerebrale per guidare il catetere con precisione millimetrica.

Rispetto alle tradizionali tecniche chirurgiche “aperte”, il nuovo approccio potrebbe in definitiva contribuire a ridurre i danni ai tessuti durante l’intervento chirurgico e ad abbreviare i tempi di recupero del paziente e la durata della degenza ospedaliera postoperatoria.

Quando eseguono interventi di chirurgia cerebrale mini-invasiva, i chirurghi utilizzano cateteri a penetrazione profonda per diagnosticare e curare le malattie. Tuttavia, i cateteri attualmente in uso sono rigidi e difficili da posizionare con precisione senza l’ausilio di strumenti di navigazione robotica. A causa della rigidità dei cateteri e della struttura complessa e delicata del cervello, può essere difficile posizionare i cateteri con precisione, il che comporta dei rischi in questo tipo di intervento chirurgico.

Per testare la loro piattaforma, i ricercatori hanno inserito il catetere nel cervello di due pecore vive presso il Campus di Medicina Veterinaria dell'Università di Milano. Alle pecore è stato dato sollievo dal dolore e monitorate per segni di dolore o angoscia 24 ore al giorno per una settimana prima di essere soppresse in modo che i ricercatori potessero studiare gli effetti strutturali del catetere sul tessuto cerebrale.

Non hanno trovato segni di disagio, danni ai tessuti o infezioni dopo l'impianto del catetere.

La nostra analisi ha concluso che abbiamo impiantato questi nuovi cateteri in modo sicuro, senza alcun danno, infezione o sofferenza. Se otteniamo risultati altrettanto promettenti negli esseri umani, speriamo di vedere questa piattaforma nella clinica entro quattro anni.

I nostri risultati potrebbero avere implicazioni significative per la chirurgia cerebrale robotica minimamente invasiva. Ci auguriamo che possa contribuire a migliorare la sicurezza e l’efficacia delle attuali procedure neurochirurgiche che richiedono un uso preciso di sistemi diagnostici e terapeutici, ad esempio nel contesto della terapia genica localizzata”.

Dott. Riccardo Secoli, autore principale, Dipartimento di Ingegneria Meccanica Imperiale

Il professor Lorenzo Bello, coautore dello studio dell'Università di Milano, ha dichiarato: "Uno dei principali limiti dell'attuale MIS è che costringe ad accedere a un punto profondo attraverso un foro nel cranio". una traiettoria diritta. Il limite del catetere rigido è la sua precisione all'interno dei tessuti in movimento del cervello e la deformazione dei tessuti che può causare. Ora abbiamo scoperto che il nostro catetere orientabile può superare la maggior parte di queste limitazioni”.

Questo studio è stato finanziato dal programma Orizzonte 2020 dell’UE.

Fonte:

Imperial College di Londra

Riferimento:

Secoli, R., et al. (2022) Piattaforma robotica modulare per neurochirurgia di precisione con ago bioispirato: panoramica del sistema e primo utilizzo in vivo. PIÙ UNO. doi.org/10.1371/journal.pone.0275686.

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