Telerobotisches System hilft Chirurgen bei der Fernbehandlung von Schlaganfällen

Ein neues telerobotisches System, das von Ingenieuren am Massachusetts Institute of Technology (MIT) entwickelt wurde, ermöglicht es Chirurgen, Patienten, die an einem Schlaganfall oder einer Aneurysma leiden, aus der Ferne zu behandeln. Das System verwendet eine Steuerung, die die Chirurgen in einem Krankenhaus verwenden können, um einen Roboterarm an einem anderen Ort zu steuern. Dies ermöglicht es ihnen, während des kritischen Zeitfensters zu operieren, das erforderlich ist, um die Hirnfunktion zu erhalten und Leben zu retten.

Die Forschung wurde in Science Robotics veröffentlicht.

Die Bewegung des Robotersystems wird durch Magnete gesteuert und wurde entwickelt, um bei der endovaskulären Intervention aus der Ferne zu helfen. Diese Eingriffe erfordern normalerweise, dass Chirurgen manuell einen dünnen Draht zu einem Blutgerinnsel führen, um die Blockage physisch zu beseitigen oder Medikamente zu verabreichen.

Eines der Probleme mit diesem Ansatz ist, dass neurovaskuläre Chirurgen normalerweise in großen medizinischen Einrichtungen tätig sind, was es ihnen schwer macht, in abgelegenen Gebieten zu operieren, wenn dies erforderlich ist.

Einrichtung der Fernoperation

Laut dem MIT-Team könnte dieses Robotersystem in kleineren Krankenhäusern installiert werden und es ermöglichen, ausgebildeten Chirurgen, es aus größeren medizinischen Einrichtungen aus zu steuern. Das System verfügt über einen medizinischen Roboterarm mit einem Magneten am Handgelenk. Die Steuerung und die Live-Bildübertragung ermöglichen es dem Bediener, die Ausrichtung des Magneten anzupassen und den Roboterarm zu steuern, um einen dünnen magnetischen Draht durch Arterien und Gefäße zu führen.

In der Testphase, die ein transparentes Modell mit Gefäßen umfasst, die die Arterien des Gehirns nachahmen, konnten die Neurochirurgen den Roboterarm aus der Ferne steuern, um den Draht zu den Zielorten zu führen. Sie benötigten nur eine Stunde Training, um dies zu erreichen.

Xuanhe Zhao ist Professor für Maschinenbau und Umwelttechnik am MIT.

“Wir stellen uns vor, dass anstelle der Verlegung eines Patienten aus einer ländlichen Gegend in eine große Stadt, er in ein lokales Krankenhaus gehen könnte, wo Krankenschwestern dieses System einrichten könnten. Ein Neurochirurg in einem großen medizinischen Zentrum könnte die Live-Bildübertragung des Patienten beobachten und den Roboter verwenden, um in dieser goldenen Stunde zu operieren. Das ist unser zukünftiger Traum”, sagt Zhao.

Robotersysteme werden zunehmend als assistive Technologien in der endovaskulären Chirurgie erforscht.

Yoonho Kim ist einer der Hauptautoren der Forschung.

“Aber es ist schwierig, einen Roboter zu entwickeln, der mit dem gleichen Level an Komplexität wie ein Chirurg arbeitet”, sagt Kim. “Unser System basiert auf einem grundlegend anderen Mechanismus.”

Testen des Systems

Das Robotersystem wurde im Catheter-Labor des MGH getestet, das ein Operationssaal für endovaskuläre Eingriffe ist. Das System wurde zusammen mit einem lebensgroßen Silikonmodell von Blutgefäßen installiert. Die Steuerung wurde mit einem Monitor verbunden, der eine Live-Videobildübertragung des Modells anzeigte, das der Bediener beobachten konnte, während er die Steuerung verwendete, um den Draht aus der Ferne zu steuern.

Das Team verwendete das System auch, um simulierte Blutgerinnsel in schwer zugänglichen Bereichen zu beseitigen. Nachdem sie den Draht zum Blutgerinnsel geführt hatten, vertrauten die Chirurgen auf Standard-Endovaskulär-Methoden, um einen Mikrokatheter entlang des Drahts zum Blutgerinnsel zu führen. Der Draht wurde dann zurückgezogen.

“Der primäre Zweck des magnetischen Führungsdrahts ist es, schnell und sicher zum Zielort zu gelangen, damit Standardgeräte wie Mikrokatheter verwendet werden können, um Therapeutika zu verabreichen”, sagt Kim. “Unser System ist wie ein Pfadfinder.”

Kim hofft, dass dieses neue System Patienten hilft, während der kritischen Zeitperioden behandelt zu werden. Er glaubt auch, dass es Chirurgen, die andere vaskuläre Eingriffe durchführen, während sie Strahlung von Röntgenbildern ausgesetzt sind, zugute kommen kann.

“Die Neurochirurgen können den Roboter in einem anderen Raum oder sogar in einer anderen Stadt ohne wiederholte Strahlenbelastung durch Röntgenstrahlen bedienen”, sagt Zhao. “Wir sind wirklich begeistert von der potenziellen Auswirkung dieser Technologie auf die globale Gesundheit, da der Schlaganfall eine der führenden Ursachen von Tod und langfristiger Behinderung ist.”

Weitere Mitautoren der Forschung waren Emily Genevriere und Jaehun Choe von MIT sowie Pablo Harker, Robert Regenhardt, Justin Vranic, Adam Dmytriw und Amal Patel am Massachusetts General Hospital (MGH). Marcin Balicki von Philips Research North America nahm auch teil.