Noi cercetări ar putea avea implicații semnificative pentru chirurgia robotică a creierului minim invazivă

Noi cercetări ar putea avea implicații semnificative pentru chirurgia robotică a creierului minim invazivă

Cercetarea timpurie a testat introducerea și siguranța noului design de cateter implantabil la două oi pentru a determina potențialul său de utilizare în diagnosticarea și tratarea bolilor la nivelul creierului.

Dacă platforma se dovedește eficientă și sigură pentru utilizare la oameni, ar putea simplifica diagnosticul și tratamentul bolilor din zonele profunde și sensibile ale creierului și ar putea reduce riscurile asociate cu diagnosticarea și tratamentul.

Ar putea ajuta chirurgii să caute mai adânc în creier pentru a diagnostica boli, să aplice tratamente precum medicamentele și ablația cu laser mai precis tumorilor și să folosească mai bine electrozii pentru stimularea profundă a creierului în boli precum Parkinson și epilepsie.

Autorul principal, profesorul Ferdinando Rodriguez y Baena, de la Departamentul de Inginerie Mecanică a Imperial, a condus efortul european și a spus: „Creierul este o rețea fragilă și complexă de celule nervoase dens împachetate, fiecare jucând propriul rol”. Când apare boala, dorim să putem naviga în acest mediu delicat și să țintim cu precizie aceste zone fără a deteriora celulele sănătoase.

„Noua noastră platformă precisă, minim invazivă îmbunătățește tehnologia disponibilă în prezent și, dacă se dovedește sigură și eficientă, ar putea îmbunătăți capacitatea noastră de a diagnostica și trata bolile în siguranță și eficient la oameni.”

Rezultatele au fost dezvoltate ca parte a proiectului Enhanced Delivery Ecosystem for Neurosurgery in 2020 (EDEN2020) și publicate în PLOS ONE.

Operațiune pe furiș

Platforma reprezintă o îmbunătățire a intervenției chirurgicale minim invazive sau „gaura cheii”, în care chirurgii introduc camere mici și catetere prin mici incizii în corp.

Include un cateter moale și flexibil pentru a preveni deteriorarea țesutului cerebral în timpul tratamentului și un braț robot echipat cu inteligență artificială (AI) pentru a ajuta chirurgii să navigheze prin cateterul prin țesutul cerebral.

Inspirat de organele pe care viespile parazite le folosesc pentru a depune în secret ouăle în scoarța copacului, cateterul este format din patru segmente care se intersectează care alunecă unul peste celălalt pentru a permite navigarea flexibilă.

Este conectat la o platformă robotică care combină aportul uman și învățarea automată pentru a ghida cu atenție cateterul către locul bolii. Chirurgii introduc apoi fibre optice peste cateter, astfel încât să poată vedea vârful și să navigheze de-a lungul țesutului cerebral folosind comenzile joystick-ului.

Platforma AI învață din intrările chirurgului și din forțele de contact din țesutul cerebral pentru a ghida cateterul cu precizie.

În comparație cu tehnicile chirurgicale tradiționale „deschise”, noua abordare ar putea ajuta în cele din urmă la reducerea leziunilor tisulare în timpul intervenției chirurgicale și la scurtarea timpilor de recuperare a pacientului și a duratei spitalizării postoperatorii.

Atunci când efectuează intervenții chirurgicale minim invazive pe creier, chirurgii folosesc catetere cu penetrare adâncă pentru a diagnostica și trata bolile. Cu toate acestea, cateterele utilizate în prezent sunt rigide și dificil de plasat cu precizie fără ajutorul instrumentelor de navigație robotizate. Datorită inflexibilității cateterelor combinată cu structura complicată, delicată a creierului, poate fi dificilă amplasarea precisă a cateterelor, ceea ce prezintă riscuri în acest tip de intervenții chirurgicale.

Pentru a-și testa platforma, cercetătorii au introdus cateterul în creierul a două oi vii de la Campusul de Medicină Veterinară al Universității din Milano. Oile au primit ameliorarea durerii și au fost monitorizate pentru semne de durere sau suferință 24 de ore pe zi timp de o săptămână înainte de a fi eutanasiate, astfel încât cercetătorii să poată studia efectele structurale ale cateterului asupra țesutului cerebral.

Ei nu au găsit semne de suferință, leziuni tisulare sau infecție după implantarea cateterului.

Analiza noastră a concluzionat că am implantat aceste noi catetere în siguranță, fără nicio deteriorare, infecție sau suferință. Dacă obținem rezultate la fel de promițătoare la oameni, sperăm să vedem această platformă în clinică în termen de patru ani.

Descoperirile noastre ar putea avea implicații semnificative pentru chirurgia cerebrală robotică minim invazivă. Sperăm că va ajuta la îmbunătățirea siguranței și eficacității procedurilor neurochirurgicale actuale care necesită utilizarea precisă a sistemelor de tratament și diagnostic, de exemplu în contextul terapiei genice localizate.”

Dr. Riccardo Secoli, autor principal, Departamentul de Inginerie Mecanică Imperială

Profesorul Lorenzo Bello, coautor al studiului de la Universitatea din Milano, a declarat: „Una dintre principalele limitări ale actualului MIS este că te obligă să accesezi un loc adânc printr-o gaură din craniu”. o traiectorie dreaptă. Limitarea cateterului rigid este precizia acestuia în țesuturile în mișcare ale creierului și deformarea țesuturilor pe care o poate provoca. Acum am descoperit că cateterul nostru orientabil poate depăși majoritatea acestor limitări.”

Acest studiu a fost finanțat de programul UE Orizont 2020.

Sursă:

Colegiul Imperial din Londra

Referinţă:

Secoli, R., şi colab. (2022) Platformă robotică modulară pentru neurochirurgie de precizie cu un ac bioinspirat: prezentare generală a sistemului și prima utilizare in vivo. PLUS UNU. doi.org/10.1371/journal.pone.0275686.

.