Nauji tyrimai gali turėti reikšmingų pasekmių minimaliai invazinei, robotinei smegenų operacijai

Nauji tyrimai gali turėti reikšmingų pasekmių minimaliai invazinei, robotinei smegenų operacijai

Ankstyvieji tyrimai išbandė naujo implantuojamo kateterio dizaino įdiegimą ir saugumą dviejose avyse, siekiant nustatyti jo panaudojimo galimybes diagnozuojant ir gydant smegenų ligas.

Jei platforma pasirodys veiksminga ir saugi naudoti žmonėms, ji gali supaprastinti giliųjų, jautrių smegenų sričių ligų diagnostiką ir gydymą bei sumažinti su diagnoze ir gydymu susijusią riziką.

Tai galėtų padėti chirurgams giliau pažvelgti į smegenis, kad galėtų diagnozuoti ligas, tiksliau taikyti tokius gydymo būdus kaip vaistai ir lazerinė abliacija navikams ir geriau panaudoti elektrodus giliai smegenų stimuliacijai sergant tokiomis ligomis kaip Parkinsono liga ir epilepsija.

Pagrindinis autorius profesorius Ferdinando Rodriguezas y Baena iš Imperijos mechanikos inžinerijos katedros vadovavo Europos pastangoms ir sakė: „Smegenys yra trapus, sudėtingas tankiai supakuotų nervinių ląstelių tinklas, kurių kiekviena atlieka savo vaidmenį“. Kai atsiranda liga, norime, kad galėtume naršyti šioje subtilioje aplinkoje ir tiksliai nukreipti šias sritis nepažeidžiant sveikų ląstelių.

„Mūsų naujoji tiksli, minimaliai invazinė platforma patobulina šiuo metu turimas technologijas ir, jei bus įrodyta, kad ji yra saugi ir veiksminga, gali pagerinti mūsų gebėjimą saugiai ir veiksmingai diagnozuoti ir gydyti žmonių ligas.

Rezultatai buvo sukurti įgyvendinant projektą „Patobulinta neurochirurgijos pristatymo ekosistema 2020 m.“ (EDEN2020) ir paskelbti PLOS ONE.

Slapta operacija

Platforma patobulina esamą minimaliai invazinę arba „rakto skylutės“ operaciją, kai chirurgai per mažus kūno pjūvius įdeda mažas kameras ir kateterius.

Jame yra minkštas, lankstus kateteris, kad būtų išvengta smegenų audinio pažeidimo gydymo metu, ir robotinė ranka, aprūpinta dirbtiniu intelektu (AI), padedanti chirurgams pereiti kateterį per smegenų audinį.

Įkvėptas organų, kuriuos parazitinės vapsvos naudoja slapčia deda kiaušinėlius į medžio žievę, kateterį sudaro keturi susipynę segmentai, kurie slysta vienas per kitą, kad būtų galima lanksčiai naršyti.

Jis prijungtas prie robotizuotos platformos, kuri apjungia žmogaus įvestį ir mašininį mokymąsi, kad kateteris būtų kruopščiai nukreiptas į ligos vietą. Chirurgai tada įterpia optines skaidulas virš kateterio, kad galėtų matyti galą ir naršyti išilgai smegenų audinio, naudodami vairasvirtės valdiklius.

AI platforma mokosi iš chirurgo įvesties ir kontaktinių jėgų smegenų audinyje, kad tiksliai nukreiptų kateterį.

Palyginti su tradiciniais „atvirais“ chirurginiais metodais, naujasis požiūris galiausiai gali padėti sumažinti audinių pažeidimus operacijos metu ir sutrumpinti paciento atsigavimo laiką bei buvimo ligoninėje trukmę po operacijos.

Atlikdami minimaliai invazinę smegenų operaciją, ligoms diagnozuoti ir gydyti chirurgai naudoja giliai įsiskverbiančius kateterius. Tačiau šiuo metu naudojami kateteriai yra standūs ir juos sunku tiksliai įdėti be robotų navigacijos įrankių. Dėl kateterių nelankstumo ir sudėtingos, subtilios smegenų struktūros gali būti sunku tiksliai įdėti kateterius, o tai kelia pavojų atliekant tokio tipo operacijas.

Norėdami išbandyti savo platformą, mokslininkai įkišo kateterį į dviejų gyvų avių smegenis Milano universiteto veterinarijos medicinos miestelyje. Prieš eutanaziją avims buvo suteiktas nuskausminimas ir 24 valandas per parą stebimos skausmo ar kančios požymių, kad mokslininkai galėtų ištirti kateterio struktūrinį poveikį smegenų audiniams.

Po kateterio implantavimo jie nerado kančių, audinių pažeidimo ar infekcijos požymių.

Mūsų analizė padarė išvadą, kad šiuos naujus kateterius implantavome saugiai, be jokios žalos, infekcijos ar kančių. Jei pasieksime vienodai daug žadančių rezultatų žmonėms, tikimės, kad šią platformą klinikoje pamatysime per ketverius metus.

Mūsų išvados gali turėti reikšmingų pasekmių minimaliai invazinei, robotinei smegenų operacijai. Tikimės, kad tai padės pagerinti dabartinių neurochirurginių procedūrų, kurioms reikia tiksliai naudoti gydymo ir diagnostikos sistemas, saugumą ir veiksmingumą, pavyzdžiui, vietinės genų terapijos kontekste.

Dr. Riccardo Secoli, pagrindinis autorius, Imperial Mechanical Engineering Department

Profesorius Lorenzo Bello, tyrimo bendraautorius iš Milano universiteto, sakė: "Vienas iš pagrindinių dabartinės MIS apribojimų yra tai, kad ji verčia jus patekti į gilią vietą per gręžtą kaukolėje". tiesia trajektorija. Standaus kateterio apribojimas yra jo tikslumas judančių smegenų audinių viduje ir audinių deformacija, kurią jis gali sukelti. Dabar mes nustatėme, kad mūsų valdomas kateteris gali įveikti daugumą šių apribojimų.

Šis tyrimas buvo finansuotas ES „Horizontas 2020“ programos lėšomis.

Šaltinis:

Londono imperatoriškasis koledžas

Nuoroda:

Secoli, R. ir kt. (2022) Modulinė robotinė platforma tiksliajai neurochirurgijai su biologiškai įkvėpta adata: sistemos apžvalga ir pirmasis naudojimas in vivo. PLIUS VIENAS. doi.org/10.1371/journal.pone.0275686.

.