Jauniem pētījumiem varētu būt nozīmīga ietekme uz minimāli invazīvu, robotizētu smadzeņu ķirurģiju

Jauniem pētījumiem varētu būt nozīmīga ietekme uz minimāli invazīvu, robotizētu smadzeņu ķirurģiju

Agrīnajā pētījumā tika pārbaudīta jaunā implantējamā katetra dizaina ieviešana un drošība divās aitās, lai noteiktu tā izmantošanas potenciālu smadzeņu slimību diagnostikā un ārstēšanā.

Ja platforma izrādīsies efektīva un droša lietošanai cilvēkiem, tā varētu vienkāršot slimību diagnostiku un ārstēšanu dziļajos, jutīgajos smadzeņu apgabalos un samazināt ar diagnostiku un ārstēšanu saistītos riskus.

Tas varētu palīdzēt ķirurgiem ieskatīties smadzenēs dziļāk, lai diagnosticētu slimības, precīzāk pielietotu tādas ārstēšanas metodes kā zāles un lāzerablāciju audzējiem un labāk izmantotu elektrodus dziļai smadzeņu stimulācijai tādās slimībās kā Parkinsona slimība un epilepsija.

Vadošais autors profesors Ferdinando Rodrigess y Baena no Imperatora Mašīnbūves katedras vadīja Eiropas centienus un teica: "Smadzenes ir trausls, sarežģīts blīvi iesaiņotu nervu šūnu tīkls, un katrai no tām ir sava loma." Kad rodas slimība, mēs vēlamies spēt orientēties šajā delikātajā vidē un precīzi mērķēt uz šīm zonām, nesabojājot veselas šūnas.

"Mūsu jaunā precīzā, minimāli invazīvā platforma uzlabo pašlaik pieejamo tehnoloģiju un, ja izrādīsies droša un efektīva, varētu uzlabot mūsu spēju droši un efektīvi diagnosticēt un ārstēt cilvēku slimības."

Rezultāti tika izstrādāti kā daļa no Enhanced Delivery Ecosystem for Neurosurgery in 2020 (EDEN2020) projekta un publicēti PLOS ONE.

Maskēšanās operācija

Platforma ir uzlabojums esošajai minimāli invazīvai jeb “atslēgas cauruma” ķirurģijai, kurā ķirurgi ievieto nelielas kameras un katetru caur maziem iegriezumiem ķermenī.

Tas ietver mīkstu, elastīgu katetru, lai novērstu smadzeņu audu bojājumus ārstēšanas laikā, un robotu roku, kas aprīkota ar mākslīgo intelektu (AI), lai palīdzētu ķirurgiem pārvietoties pa katetru smadzeņu audos.

Iedvesmojoties no orgāniem, ko parazitārās lapsenes izmanto, lai slepeni dētu olas koku mizā, katetrs sastāv no četriem savstarpēji bloķētiem segmentiem, kas slīd viens pāri, lai nodrošinātu elastīgu navigāciju.

Tas ir savienots ar robotizētu platformu, kas apvieno cilvēka ievadi un mašīnmācīšanos, lai rūpīgi novirzītu katetru uz slimības vietu. Pēc tam ķirurgi ievieto optiskās šķiedras virs katetra, lai viņi varētu redzēt galu un pārvietoties pa smadzeņu audiem, izmantojot kursorsviru.

AI platforma mācās no ķirurga ievades un kontaktspēkiem smadzeņu audos, lai vadītu katetru ar precīzu precizitāti.

Salīdzinot ar tradicionālajām "atvērtajām" ķirurģiskajām metodēm, jaunā pieeja galu galā varētu palīdzēt samazināt audu bojājumus operācijas laikā un saīsināt pacienta atveseļošanās laiku un pēcoperācijas slimnīcas uzturēšanās ilgumu.

Veicot minimāli invazīvu smadzeņu operāciju, ķirurgi izmanto dziļi iekļūstošus katetrus, lai diagnosticētu un ārstētu slimības. Tomēr pašlaik izmantotie katetri ir stingri un grūti precīzi ievietojami bez robotu navigācijas rīku palīdzības. Sakarā ar katetru neelastību un sarežģīto, smalko smadzeņu struktūru, var būt grūti precīzi ievietot katetru, kas rada riskus šāda veida operācijās.

Lai pārbaudītu savu platformu, pētnieki ievietoja katetru divu dzīvu aitu smadzenēs Milānas Universitātes Veterinārmedicīnas pilsētiņā. Pirms eitanāzijas aitām tika dota sāpju mazināšana un 24 stundas diennaktī uzraudzītas, vai nerodas sāpju vai diskomforta pazīmes, lai pētnieki varētu izpētīt katetra strukturālo ietekmi uz smadzeņu audiem.

Pēc katetra implantācijas viņi neatrada nekādas ciešanas, audu bojājumu vai infekcijas pazīmes.

Mūsu analīzē tika secināts, ka mēs šos jaunos katetrus implantējām droši, bez bojājumiem, infekcijas vai ciešanām. Ja mēs sasniegsim tikpat daudzsološus rezultātus cilvēkiem, mēs ceram, ka šo platformu klīnikā ieraudzīsim četru gadu laikā.

Mūsu atklājumiem varētu būt būtiska ietekme uz minimāli invazīvu, robotizētu smadzeņu operāciju. Mēs ceram, ka tas palīdzēs uzlabot pašreizējo neiroķirurģisko procedūru drošību un efektivitāti, kurām nepieciešama precīza ārstēšanas un diagnostikas sistēmu izmantošana, piemēram, lokalizētas gēnu terapijas kontekstā.

Dr. Rikardo Sekoli, vadošais autors, Imperiālās mašīnbūves nodaļa

Profesors Lorenco Bello, pētījuma līdzautors no Milānas Universitātes, sacīja: "Viens no galvenajiem pašreizējās MIS ierobežojumiem ir tas, ka tas liek jums piekļūt dziļai vietai caur urbumu galvaskausā." taisna trajektorija. Stingrā katetra ierobežojums ir tā precizitāte smadzeņu kustīgajos audos un audu deformācija, ko tas var izraisīt. Tagad mēs esam atklājuši, ka mūsu vadāmais katetrs var pārvarēt lielāko daļu no šiem ierobežojumiem.

Šo pētījumu finansēja ES programma “Apvārsnis 2020”.

Avots:

Londonas Imperiālā koledža

Atsauce:

Secoli, R., et al. (2022) Modulāra robotizēta platforma precīzai neiroķirurģijai ar bioinspirētu adatu: sistēmas pārskats un pirmā in vivo lietošana. PLUS VIENS. doi.org/10.1371/journal.pone.0275686.

.