Suche
Mein Konto
Ny forskning kan ha betydande konsekvenser för minimalt invasiv, robotisk hjärnkirurgi
Den tidiga forskningen testade introduktionen och säkerheten av den nya implanterbara kateterdesignen i två får för att fastställa dess potential för användning vid diagnostisering och behandling av sjukdomar i hjärnan. Om plattformen visar sig effektiv och säker för användning på människor kan den förenkla diagnos och behandling av sjukdomar i de djupa, känsliga områdena av hjärnan och minska riskerna förknippade med diagnos och behandling. Det kan hjälpa kirurger att titta djupare in i hjärnan för att diagnostisera sjukdomar, tillämpa behandlingar som läkemedel och laserablation mer exakt på tumörer och använda elektroder för djup hjärnstimulering...
Ny forskning kan ha betydande konsekvenser för minimalt invasiv, robotisk hjärnkirurgi
Den tidiga forskningen testade introduktionen och säkerheten av den nya implanterbara kateterdesignen i två får för att fastställa dess potential för användning vid diagnostisering och behandling av sjukdomar i hjärnan.
Om plattformen visar sig effektiv och säker för användning på människor kan den förenkla diagnos och behandling av sjukdomar i de djupa, känsliga områdena av hjärnan och minska riskerna förknippade med diagnos och behandling.
Det kan hjälpa kirurger att titta djupare in i hjärnan för att diagnostisera sjukdomar, tillämpa behandlingar som läkemedel och laserablation mer exakt på tumörer och bättre använda elektroder för djup hjärnstimulering vid sjukdomar som Parkinsons och epilepsi.
Huvudförfattaren professor Ferdinando Rodriguez y Baena, från Imperials avdelning för maskinteknik, ledde den europeiska ansträngningen och sa: "Hjärnan är ett bräckligt, komplext nätverk av tätt packade nervceller, som var och en spelar sin egen roll." När sjukdom uppstår vill vi kunna navigera i denna ömtåliga miljö och rikta in dessa områden exakt utan att skada friska celler.
"Vår nya exakta, minimalt invasiva plattform förbättrar den nuvarande tekniken och, om den visar sig vara säker och effektiv, kan den förbättra vår förmåga att säkert och effektivt diagnostisera och behandla sjukdomar hos människor."
Resultaten utvecklades som en del av projektet Enhanced Delivery Ecosystem for Neurosurgery in 2020 (EDEN2020) och publicerades i PLOS ONE.
Stealth operation
Plattformen representerar en förbättring av befintlig minimalt invasiv eller "nyckelhåls"-kirurgi, där kirurger för in små kameror och katetrar genom små snitt i kroppen.
Den innehåller en mjuk, flexibel kateter för att förhindra skada på hjärnvävnad under behandling och en robotarm utrustad med artificiell intelligens (AI) för att hjälpa kirurger att navigera katetern genom hjärnvävnad.
Inspirerad av de organ som parasitgetingar använder för att i hemlighet lägga ägg i trädbark, består katetern av fyra sammankopplade segment som glider över varandra för att möjliggöra flexibel navigering.
Den är kopplad till en robotplattform som kombinerar mänsklig input och maskininlärning för att noggrant vägleda katetern till sjukdomsplatsen. Kirurger för sedan in optiska fibrer över katetern så att de kan se spetsen och navigera längs hjärnvävnaden med hjälp av joystick-kontroller.
AI-plattformen lär sig av kirurgens inmatningar och kontaktkrafter i hjärnvävnaden för att styra katetern med precision.
Jämfört med traditionella "öppna" kirurgiska tekniker kan det nya tillvägagångssättet i slutändan bidra till att minska vävnadsskador under operation och förkorta patientens återhämtningstid och längden på postoperativa sjukhusvistelser.
När de utför minimalt invasiv hjärnkirurgi använder kirurger djupt penetrerande katetrar för att diagnostisera och behandla sjukdomar. Katetrar som för närvarande används är emellertid stela och svåra att placera exakt utan hjälp av robotbaserade navigeringsverktyg. På grund av katetrars oflexibilitet i kombination med hjärnans komplicerade, känsliga struktur kan det vara svårt att placera katetrar exakt, vilket innebär risker vid denna typ av operation.
För att testa sin plattform satte forskarna in katetern i hjärnan på två levande får vid universitetet i Milanos veterinärmedicinska campus. Fåren fick smärtlindring och övervakades för tecken på smärta eller ångest 24 timmar om dygnet i en vecka innan de avlivades så att forskare kunde studera kateterns strukturella effekter på hjärnvävnad.
De hittade inga tecken på ångest, vävnadsskada eller infektion efter kateterimplantation.
Vår analys drog slutsatsen att vi implanterade dessa nya katetrar på ett säkert sätt, utan någon skada, infektion eller lidande. Om vi uppnår lika lovande resultat hos människor hoppas vi se denna plattform på kliniken inom fyra år.
Våra fynd kan ha betydande konsekvenser för minimalt invasiv, robotisk hjärnkirurgi. Vi hoppas att det kommer att bidra till att förbättra säkerheten och effektiviteten hos nuvarande neurokirurgiska ingrepp som kräver exakt användning av behandlings- och diagnossystem, till exempel i samband med lokal genterapi."
Dr Riccardo Secoli, huvudförfattare, Imperial Mechanical Engineering Department
Professor Lorenzo Bello, medförfattare till studien från universitetet i Milano, sa: "En av de huvudsakliga begränsningarna för den nuvarande MIS är att den tvingar dig att komma åt en djup plats genom ett borrhål i skallen." en rak bana. Begränsningen för den stela katetern är dess precision inom de rörliga vävnaderna i hjärnan och den vävnadsdeformation den kan orsaka. Vi har nu funnit att vår styrbara kateter kan övervinna de flesta av dessa begränsningar."
Denna studie finansierades av EU:s Horisont 2020-program.
Källa:
Hänvisning:
Secoli, R., et al. (2022) Modulär robotplattform för precisionsneurokirurgi med en bioinspirerad nål: systemöversikt och första användning in vivo. PLUS ETT. doi.org/10.1371/journal.pone.0275686.
.