Kretanje kroz lavirint vaskulature mozga standardnim hirurškim instrumentima može biti neverovatno izazovno, čak i za najstabilnije ruke. Ali uz pomoć robota, moždani hirurzi bi potencijalno mogli da rade sa daleko većom lakoćom.
Istraživači sa Univerziteta Džons Hopkins i Univerziteta u Merilendu postavili su temelje za mekani robotski alat i kontrolni sistem koji bi hirurzima mogao pružiti neviđen stepen manevrisanja u mozgu.
Nedavna studija objavljena u Međunarodnom časopisu kompjuterski potpomognute radiologije i hirurgije pokazuje da je novi sistem i intuitivan i veoma precizan. Prvi rezultati sugerišu da bi, daljim razvojem, robot mogao jednog dana da ubrza i poboljša efikasnost minimalno invazivnih operacija za po život opasne moždane aneurizme i druga ozbiljna stanja.
Jedan od uobičajenih pristupa za lečenje aneurizme mozga — oslabljenog krvnog suda koji se izboči i puni krvlju — uključuje provlačenje plastične cevi koja se zove kateter kroz arteriju, obično u preponama, sa ciljem dostizanja i zatvaranja aneurizme bez uzrokujući bilo kakve perforacije na putu.
Da bi se pozabavili zaokretima vaskulature, lekari mogu saviti vrhove katetera u željenom pravcu pre nego što ih umetnu. Zatim, koristeći ruke, rotiraju kateter po potrebi dok ga guraju prema aneurizme. Ali ovaj pristup ima značajan nedostatak.
„Kod normalnih katetera, ne možete savijati vrh u drugom smeru na zahtev kada se jednom ubaci, što izaziva probleme ako je aneurizma teško dostupna“, rekao je koautor studije Rajan Sohol, dr Rajan Sohol, profesor mehaničke nauke. inženjering na Univerzitetu Merilend. „Čini se da je ovaj problem prilično konzistentan među neurohirurzima i drugima koji izvode endovaskularne intervencije.“
Nakon saslušanja neurohirurga i proučavanja hirurških procedura, autori nove studije zaključili su da bi upravljivi robotski alat mogao uveliko poboljšati proces.
Istraživači su dizajnirali vrh katetera koji upravlja vazdušnim pritiskom – ili pneumatski – koji su 3D štampali koristeći meku i fleksibilnu smolu. Dizajn uključuje dva šuplja kanala koji se kreću paralelno duž dužine vrha, što, ako je pojedinačno pod pritiskom, uzrokuje skretanje vrha ulevo ili udesno.
Dok je sam vrh katetera bio inspirisan postojećim dizajnom, autori su nastojali da odgovore na potrebu sa kojom se prethodni robotski sistemi još nisu pozabavili – kontrolni sistem koji bi se dobro uklopio u trenutni klinički tok rada.
Da bi lekarima pružio sličnu, ali poboljšanu metodu, tim je razvio ručni točkić koji omogućava precizno podešavanje položaja vrha, pružajući veću kontrolu nego rotiranje prethodno savijenog vrha. Pored toga, brojčanik nudi haptičku povratnu informaciju koja pokazuje kada je vrh savijen. Sa ovim sistemom, istraživači daju mogućnost da istovremeno pomeraju kateter napred jednom rukom dok drugom rukom podešavaju ugao vrha.
Da bi procenili performanse uređaja, autori su imali dva korisnika – veštog neurohirurga i drugog bez prethodne hirurške obuke – da podese položaj robotskog vrha da pogode niz od pet cilindričnih ciljeva širine 2 milimetra međusobno udaljenih manje od 2 milimetra.
Kroz po 80 pokušaja, korisnici su jednom rukom gurali katetere prema cilindrima, a drugom upravljali brojčanikom, savijajući vrhove još bliže svakoj meti.
Autori su pratili koliko su saveti udaljeni od ciljeva i vreme koje je korisnicima bilo potrebno da ostvare zadatke. Hirurg je očigledno bio brži i tačniji, međutim, nakon nekoliko pokušaja, početnik je počeo da smanjuje prazninu, skoro pa se podudara sa preciznošću svog kolege.
„Oba korisnika su bila u mogućnosti da koriste robotski sistem za kontrolu preciznosti ispod milimetra, što je manje od prečnika moždanih sudova od dva milimetra i otvora aneurizme u mozgu“, rekao je stariji autor dr Aksel Krejger, dr. profesor mašinstva na Univerzitetu Džon Hopkins. „Sve u svemu, bilo je zaista lepo videti da rezultati podržavaju izvodljivost sistema.
S obzirom da studija daje više vetra u njihova jedra, autori su željni da nastave sa razvojem robotskog alata sa planovima da ga smanje na klinički relevantniju veličinu i testiraju na mete u anatomski preciznijim okruženjima, objasnio je Krieger.
U budućnosti, autori takođe nameravaju da povećaju funkcionalnost svog dizajna dodavanjem saveta u nizu, što bi moglo da omogući uređaju da se savija u komplikovanije oblike i da se kreće u teškim vaskularnim okruženjima.
„Mekani vrh mikrokatetera je veoma inovativan i mogao bi biti ključan za široku upotrebu robotike u endovaskularnoj hirurgiji“, rekla je dr Morija Bitman, direktorka NIBIB programa za robotiku.
