Telerobotisk system hjälper kirurger att behandla stroke på distans

En ny telerobotisk system utvecklad av ingenjörer vid Massachusetts Institute of Technology (MIT) möjliggör för kirurger att behandla patienter som lider av stroke eller aneurysm på distans. Systemet använder en joystick som kirurgerna kan använda på ett sjukhus för att kontrollera en robotarm på en annan plats. Detta möjliggör för dem att operera på patienter under den kritiska tidsperioden som behövs för att bevara hjärnfunktionen och rädda liv.

Forskningen publicerades i Science Robotics.

Den robotiska systemets rörelse styrs genom magneter och var designad för att på distans assistera vid endovaskulär intervention. Dessa ingrepp kräver traditionellt att kirurger manuellt guidar en tunn tråd till en blodpropp för att fysiskt rensa blockeringen eller leverera läkemedel.

Ett av problemen med denna metod är att neurovaskulära kirurger vanligtvis är baserade vid stora medicinska institutioner, vilket gör det svårt för dem att operera i avlägsna områden när det behövs.

Att möjliggöra fjärrstyrning

Enligt MIT-teamet kunde detta robotiska system installeras på mindre sjukhus och möjliggöra för utbildade kirurger att fjärrstyra det från större medicinska institutioner. Systemet har en medicinsk klassad robotarm med en magnet fäst vid handleden. Joysticken och live-bilderna möjliggör för en operatör att justera magnetens orientering och manipulera robotarmen för att guida en tunn magnetisk tråd genom artärer och kärl.

Under testfasen, som innefattar en transparent modell med kärl som replikerar artärer i hjärnan, kunde neurokirurgerna fjärrstyra robotarmen för att guida tråden till målpunkter. Det tog dem bara en timmes utbildning för att uppnå detta.

Xuanhe Zhao är professor i maskinteknik och civil- och miljöteknik vid MIT.

“Vi föreställer oss, istället för att transportera en patient från ett landsbygdsområde till en stor stad, att de kunde gå till ett lokalt sjukhus där sjuksköterskor kunde installera detta system. En neurokirurg på ett stort medicinskt centrum kunde titta på live-bilder av patienten och använda roboten för att operera under den gyllene timmen. Det är vår framtida dröm”, säger Zhao.

Robotiska system utvecklas alltmer som assisterande tekniker vid endovaskulär kirurgi.

Yoonho Kim är huvudförfattare till forskningen.

“Men att ha en robot som vrider med samma nivå av sofistikering som en kirurg är utmanande”, säger Kim. “Vårt system är baserat på en fundamentalt annorlunda mekanism.”

Testning av systemet

Det robotiska systemet testades i MGH:s kateterlaboratorium, som är ett operationsrum som används vid endovaskulära ingrepp. Systemet installerades tillsammans med en livsstor silikonmodell av blodkärl. Joysticken ställdes in med en monitor som visade en live-video av modellen, som operatören kunde titta på medan de använde joysticken för att fjärrstyra tråden.

Laget använde systemet för att också rensa simulerade proppar i svårtillgängliga områden. Efter att ha guidat tråden till proppen, förlitade sig kirurgerna på standardendovaskulära metoder för att tråda en mikrokatheter längs tråden till proppens plats. Tråden drogs sedan tillbaka.

“Det primära syftet med den magnetiska guidtråden är att komma till målpunkten snabbt och säkert, så att standardenheter som mikrokatheter kan användas för att leverera terapier”, säger Kim. “Vårt system är som en vägvisare.”

Kim hoppas att detta nya system hjälper patienter att få behandling under de kritiska tidsperioderna. Han tror också att det kan gynna kirurger som utför andra vaskulära ingrepp medan de utsätts för strålning från röntgenbilder.

“Neurokirurgerna kan operera roboten i ett annat rum eller till och med i en annan stad utan upprepad exponering för röntgenstrålning”, säger Zhao. “Vi är verkligen entusiastiska över den potentiella påverkan som denna teknik kan ha på global hälsa, med tanke på att stroke är en av de ledande orsakerna till död och långvarig funktionsnedsättning.”

Andra medförfattare till forskningen inkluderade Emily Genevriere och Jaehun Choe från MIT, samt Pablo Harker, Robert Regenhardt, Justin Vranic, Adam Dmytriw och Amal Patel vid Massachusetts General Hospital (MGH). Marcin Balicki från Philips Research North America deltog också.