Telerobotsystem hjelper kirurger med å behandle slag tiltak på avstand

En ny telerobotsystem utviklet av ingeniører ved Massachusetts Institute of Technology (MIT) muliggjør at kirurger kan behandle pasienter som lider av slag eller aneurisme på avstand. Systemet bruker en joystick som kirurger kan bruke på et sykehus for å kontrollere en robotarm på en annen lokasjon. Dette muliggjør at de kan operere på pasienter under den kritiske tidsrammen som er nødvendig for å bevare hjernefunksjon og redde liv.

Forskningen ble publisert i Science Robotics.

Den robotiske systemets bevegelse styres gjennom magneter og ble designet for å assistere i endovaskulær inngripen på avstand. Slike inngrep krever vanligvis at kirurger manuelt fører en tynn tråd til en blodpropp for å fysisk fjerne blokkeringen eller levere medisiner.

En av problemene med denne tilnærmingen er at nevrovaskulære kirurger vanligvis er basert ved større medisinske institusjoner, noe som gjør det vanskelig for dem å operere i avsides liggende områder når det er nødvendig.

Aktivering av fjernoperasjon

Ifølge MIT-teamet kan denne robotiske systemet installeres på mindre sykehus og muliggjøre trente kirurger å styre det fra større medisinske institusjoner. Systemet har en medisinsk grad robotarm med en magnet festet til handleden. Joysticken og live-bilder gjør det mulig for operatøren å justere magnetens orientering og manipulere robotarmen for å føre en tynn magnettråd gjennom arterier og kar.

I testfasen, som omfatter en gjennomsiktig modell med kar som repliserer arterier i hjernen, kunne nevrokirurgene fjernstyrt robotarmen for å føre tråden til målområdene. Det tok dem bare en time med trening for å oppnå dette.

Xuanhe Zhao er professor i maskinteknikk og sivil- og miljøingeniør ved MIT.

“Vi forestiller oss at, i stedet for å transportere en pasient fra et landlig område til en stor by, de kunne gå til et lokalt sykehus hvor sykepleiere kunne sette opp dette systemet. En nevrokirurg ved et større medisinsk senter kunne se live-bilder av pasienten og bruke roboten til å operere i den gylne timen. Det er vår fremtidige drøm,” sier Zhao.

Robotiske systemer blir stadig mer forsket som assistive teknologier i endovaskulær kirurgi.

Yoonho Kim er hovedforfatter av forskningen.

“Men å ha en robot som vrir med samme nivå av sofistikering som en kirurg er utfordrende,” sier Kim. “Vårt system er basert på en fundamentalt annen mekanisme.”

Testing av systemet

Det robotiske systemet ble testet i MGHs Catheter Lab, som er et operasjonsrom brukt i endovaskulære prosedyrer. Systemet ble installert sammen med en livsstørrelse silikonmodell av blodkar. Joysticken ble satt opp med en skjerm som viste en live-video av modellen, som operatøren kunne se mens de brukte joysticken til å fjernstyrt tråden.

Teamet brukte systemet til å også fjerne simulerede blodpropper i vanskelige områder. Etter å ha ført tråden til blodproppen, ble standard endovaskulær metoder brukt til å trå tråden til blodproppen og deretter trekke den tilbake.

“Hovedformålet med den magnetiske guidetråden er å komme til målområdet raskt og trygt, så standard enheter som mikrokatter kan brukes til å levere terapier,” sier Kim. “Vårt system er som en sti-finner.”

Kim håper at dette nye systemet hjelper pasienter å motta behandling under de kritiske tidsperiodene. Han tror også at det kan være til nytte for kirurger som utfører andre vaskulære prosedyrer mens de er utsatt for stråling fra røntgenbilder.

“Nevrokirurgene kan operere roboten i et annet rom eller til og med i en annen by uten å være utsatt for stråling fra røntgenbilder,” sier Zhao. “Vi er virkelig spente på mulighetene for denne teknologien til å ha en positiv innvirkning på global helse, ettersom slag er en av de ledende årsakene til død og langvarig funksjonsnedsettelse.”

Andre medforfattere av forskningen inkluderte Emily Genevriere og Jaehun Choe fra MIT, samt Pablo Harker, Robert Regenhardt, Justin Vranic, Adam Dmytriw og Amal Patel ved Massachusetts General Hospital (MGH). Marcin Balicki fra Philips Research North America deltok også.