Telerobotisch systeem helpt chirurgen om op afstand beroertes te behandelen

Een nieuw telerobotisch systeem, ontwikkeld door ingenieurs aan het Massachusetts Institute of Technology (MIT), maakt het mogelijk voor chirurgen om op afstand patiënten te behandelen die lijden aan een beroerte of aneurysma. Het systeem maakt gebruik van een joystick die de chirurgen in een ziekenhuis kunnen gebruiken om een robotarm op een andere locatie te bedienen. Dit maakt het mogelijk voor hen om operaties uit te voeren op patiënten tijdens de kritieke tijd die nodig is om hersenfunctie te behouden en levens te redden.

Het onderzoek werd gepubliceerd in Science Robotics.

De beweging van het robotische systeem wordt gecontroleerd door magneten en is ontworpen om op afstand te helpen bij endovasculaire ingrepen. Deze ingrepen vereisen traditioneel dat chirurgen een dunne draad handmatig naar een bloedprop leiden om de blokkage fysiek te verwijderen of medicijnen toe te dienen.

Een van de problemen met deze benadering is dat neurovasculaire chirurgen meestal zijn gestationeerd in grote medische instellingen, waardoor het moeilijk voor hen is om in afgelegen gebieden te opereren wanneer dat nodig is.

Remote bediening inschakelen

Volgens het MIT-team kan dit robotische systeem worden geïnstalleerd in kleinere ziekenhuizen en ervaren chirurgen in staat stellen om het op afstand te bedienen vanuit grotere medische instellingen. Het systeem heeft een medisch-grade robotarm met een magneet aan de pols. De joystick en live-beelden maken het mogelijk voor de operator om de oriëntatie van de magneet aan te passen en de robotarm te manipuleren om een dunne magnetische draad door aders en vaten te leiden.

In de testfase, die een transparant model met vaten bevat die de slagaders van de hersenen repliceren, konden de neurochirurgen de robotarm op afstand bedienen om de draad naar doellocaties te leiden. Het kostte hen slechts één uur training om dit te bereiken.

Xuanhe Zhao is een professor in de mechanische ingenieurswetenschappen en de civiele en milieutechniek aan het MIT.

“We stellen ons voor dat, in plaats van een patiënt van een landelijk gebied naar een grote stad te vervoeren, ze naar een lokaal ziekenhuis kunnen gaan waar verpleegkundigen dit systeem kunnen installeren. Een neurochirurg in een groot medisch centrum kan live-beelden van de patiënt bekijken en de robot gebruiken om te opereren in dat gouden uur. Dat is onze toekomstdroom”, zegt Zhao.

Robotische systemen worden steeds vaker onderzocht als hulpmiddelen bij endovasculaire chirurgie.

Yoonho Kim is een van de auteurs van het onderzoek.

“Maar een robot zo complex maken als een chirurg is een uitdaging”, zegt Kim. “Ons systeem is gebaseerd op een fundamenteel andere mechanisme.”

Het systeem testen

Het robotische systeem werd getest in de Catheter Lab van het MGH, een operatiekamer die wordt gebruikt bij endovasculaire procedures. Het systeem werd geïnstalleerd samen met een levensgrote siliconenmodel van bloedvaten. De joystick werd ingesteld met een monitor die een live-video van het model weergaf, die de operator kon bekijken terwijl hij de joystick gebruikte om de draad op afstand te leiden.

Het team gebruikte het systeem ook om gesimuleerde bloedpropjes in moeilijk bereikbare gebieden te verwijderen. Nadat de draad naar de prop was geleid, vertrouwden de chirurgen op standaard endovasculaire methoden om een microkatheter langs de draad naar de locatie van de prop te brengen. De draad werd vervolgens teruggetrokken.

“Het primaire doel van de magnetische geleider is om snel en veilig naar de doellocatie te komen, zodat standaardapparaten zoals microkatheters kunnen worden gebruikt om geneesmiddelen toe te dienen”, zegt Kim. “Ons systeem is als een padvinder.”

Kim hoopt dat dit nieuwe systeem patiënten helpt om behandeling te krijgen tijdens die kritieke tijd. Hij gelooft ook dat het chirurgen die andere vasculaire procedures uitvoeren kan helpen, terwijl ze worden blootgesteld aan röntgenstraling van röntgenbeeldvorming.

“De neurochirurgen kunnen de robot in een andere kamer of zelfs in een andere stad bedienen zonder herhaaldelijk blootgesteld te worden aan röntgenstraling”, zegt Zhao. “We zijn echt enthousiast over de potentie van deze technologie voor de mondiale gezondheid, gezien de beroerte een van de belangrijkste oorzaken is van dood en langetermijninvaliditeit.”

Andere medeauteurs van het onderzoek waren Emily Genevriere en Jaehun Choe van het MIT, evenals Pablo Harker, Robert Regenhardt, Justin Vranic, Adam Dmytriw en Amal Patel van het Massachusetts General Hospital (MGH). Marcin Balicki van Philips Research North America nam ook deel.