Nove raziskave bi lahko imele pomembne posledice za minimalno invazivno robotsko operacijo možganov

Nove raziskave bi lahko imele pomembne posledice za minimalno invazivno robotsko operacijo možganov

Zgodnja raziskava je testirala uvedbo in varnost nove zasnove katetra za vsaditev pri dveh ovcah, da bi ugotovili njegov potencial za uporabo pri diagnosticiranju in zdravljenju bolezni v možganih.

Če se platforma izkaže za učinkovito in varno za uporabo pri ljudeh, bi lahko poenostavila diagnozo in zdravljenje bolezni v globokih, občutljivih predelih možganov ter zmanjšala tveganja, povezana z diagnozo in zdravljenjem.

Kirurgom bi lahko pomagal pogledati globlje v možgane za diagnosticiranje bolezni, natančnejšo uporabo zdravil, kot so zdravila in laserska ablacija tumorjev, in boljšo uporabo elektrod za globoko možgansko stimulacijo pri boleznih, kot sta Parkinsonova bolezen in epilepsija.

Vodilni avtor, profesor Ferdinando Rodriguez y Baena, z Imperialovega oddelka za strojništvo, je vodil evropsko prizadevanje in dejal: "Možgani so krhka, kompleksna mreža gosto zapakiranih živčnih celic, od katerih ima vsaka svojo vlogo." Ko se bolezen pojavi, želimo biti sposobni krmariti po tem občutljivem okolju in natančno ciljati na ta področja, ne da bi poškodovali zdrave celice.

"Naša nova natančna, minimalno invazivna platforma izboljšuje trenutno razpoložljivo tehnologijo in, če se izkaže za varno in učinkovito, bi lahko izboljšala našo sposobnost varnega in učinkovitega diagnosticiranja in zdravljenja bolezni pri ljudeh."

Rezultati so bili razviti kot del projekta Enhanced Delivery Ecosystem for Neurosyrurgery in 2020 (EDEN2020) in objavljeni v PLOS ONE.

Prikrito delovanje

Platforma predstavlja izboljšavo obstoječe minimalno invazivne ali "ključavničarske" kirurgije, pri kateri kirurgi skozi majhne zareze v telesu vstavijo drobne kamere in katetre.

Vključuje mehak, prožen kateter za preprečevanje poškodb možganskega tkiva med zdravljenjem in robotsko roko, opremljeno z umetno inteligenco (AI), ki kirurgom pomaga krmariti po katetru skozi možgansko tkivo.

Kateter, ki ga navdihujejo organi, ki jih parazitske ose uporabljajo za skrivaj odlaganje jajčec v lubje drevesa, je kateter sestavljen iz štirih prepletenih segmentov, ki drsijo drug čez drugega in omogočajo prilagodljivo navigacijo.

Povezan je z robotsko platformo, ki združuje človeški vnos in strojno učenje za natančno vodenje katetra do mesta bolezni. Kirurgi nato vstavijo optična vlakna čez kateter, da lahko vidijo konico in se pomikajo po možganskem tkivu z uporabo krmilne palice.

Platforma AI se uči od kirurgovih vnosov in kontaktnih sil v možganskem tkivu, da vodi kateter z izjemno natančnostjo.

V primerjavi s tradicionalnimi "odprtimi" kirurškimi tehnikami bi lahko nov pristop končno pomagal zmanjšati poškodbe tkiva med operacijo in skrajšati čas okrevanja pacientov ter dolžino pooperativnega bivanja v bolnišnici.

Pri izvajanju minimalno invazivnih možganskih operacij kirurgi uporabljajo globoko prodirajoče katetre za diagnosticiranje in zdravljenje bolezni. Vendar so katetri, ki se trenutno uporabljajo, togi in jih je težko natančno namestiti brez pomoči robotskih navigacijskih orodij. Zaradi neprilagodljivosti katetrov v kombinaciji z zapleteno, občutljivo strukturo možganov je lahko težko natančno namestiti katetre, kar predstavlja tveganje pri tej vrsti operacije.

Da bi preizkusili svojo platformo, so raziskovalci vstavili kateter v možgane dveh živih ovc na Veterinarskem kampusu Univerze v Milanu. Ovcam so dajali lajšanje bolečin in jih spremljali glede znakov bolečine ali stiske 24 ur na dan en teden, preden so jih uspavali, da so lahko raziskovalci preučevali strukturne učinke katetra na možgansko tkivo.

Po implantaciji katetra niso našli znakov stiske, poškodbe tkiva ali okužbe.

Naša analiza je pokazala, da smo te nove katetre vsadili varno, brez poškodb, okužb ali trpljenja. Če dosežemo enako obetavne rezultate pri ljudeh, upamo, da bomo to platformo videli na kliniki v štirih letih.

Naše ugotovitve bi lahko imele pomembne posledice za minimalno invazivno robotsko operacijo možganov. Upamo, da bo pomagal izboljšati varnost in učinkovitost trenutnih nevrokirurških posegov, ki zahtevajo natančno uporabo sistemov za zdravljenje in diagnostiko, na primer v kontekstu lokalizirane genske terapije.«

Dr. Riccardo Secoli, glavni avtor, Imperial Mechanical Engineering Department

Profesor Lorenzo Bello, soavtor študije z univerze v Milanu, je dejal: "Ena od glavnih omejitev trenutnega MIS je, da vas prisili, da dostopate do globoke točke skozi izvrtano luknjo v lobanji." ravna pot. Omejitev togega katetra je njegova natančnost v premikajočih se tkivih možganov in deformacija tkiva, ki jo lahko povzroči. Zdaj smo ugotovili, da lahko naš vodljivi kateter premaga večino teh omejitev.«

To študijo je financiral program EU Obzorje 2020.

Vir:

Imperial College London

Referenca:

Secoli, R., et al. (2022) Modularna robotska platforma za natančno nevrokirurgijo z bioinspirirano iglo: pregled sistema in prva uporaba in vivo. PLUS ENA. doi.org/10.1371/journal.pone.0275686.

.