Інженери з MIT розробили систему для дистанційного проведення ендоваскулярних хірургічних операцій, таких як тромбоектомія або емболізація аневризм. Вона складається з маніпулятора з постійним магнітом на кінці і електроприводів для управління рухом намагниченого хірургічного інструменту всередині кровоносних судин. Хірургічні маніпуляції виконуються повністю віддалено за допомогою пульта і контролюються в реальному часі за допомогою рентгенівського апарату та ангіографії. Випробування показали більш високу безпеку магнітної системи управління в порівнянні з ручними операціями. Інженери сподіваються, що їх розробка підвищить доступність якісної та швидкої хірургічної допомоги для пацієнтів із захворюваннями кровоносних судин. Стаття з описом розробки опублікована в журналі.
Сьогодні для оперативного лікування інсультів та інших проблем з кровоносними судинами часто вдаються до ендоваскулярної хірургії. Це малоінвазивний метод, який дозволяє хірургу дістатися до джерела проблеми - тромбу або аневризми - без великих розрізів на тілі пацієнта. Всі необхідні маніпуляції виконуються через невеликий прокол у кровоносній судині, через який вводиться хірургічний інструмент для видалення тромбу або емболізації аневризми, а процес контролюється візуально в реальному часі за допомогою рентгенівської С-дуги та ангіографії.
У разі інсульту швидкість, з якою буде проведена операція, має вирішальне значення для збереження життя і здоров'я пацієнта. Однак не в кожній лікарні є персонал, що володіє достатньою кваліфікацією, а транспортування пацієнта збільшує час до проведення операції, а значить знижує шанси на виживання. Для вирішення цієї проблеми інженери з Массачусетського технологічного інституту під керівництвом Юнхо Кіма (Yoonho Kim) розробили систему для віддаленого виконання ендоваскулярних хірургічних операцій.
Основним компонентом системи виступає медичний маніпулятор фірми KUKA, що має 7 осей обертання. Наприкінці маніпулятора закріплений постійний неодимовий магніт циліндричної форми діаметром і висотою 100 міліметрів. Роборука може переміщатися навколо пацієнта, а магніт на її кінці повертається і відхиляється в різні боки, надаючи за допомогою магнітного поля вплив на хірургічний інструмент з магнітними елементами. Таким чином робот керує інструментом і виконує необхідні маніпуляції всередині організму.
При виконанні ендоваскулярних операцій у кровоносну посудину через прокол за допомогою направляючого провідника вводиться мікрокатетер, по якому потім доставляється необхідний інструмент для видалення тромбів або, наприклад, дріт для емболізації аневризми. Провідник являє собою дріт діаметром 400 мікрометрів з нікель-титанового сплаву нитинола, покритий полімером - термопластичним поліуретаном.
Для керування провідником у мережі кровоносних судин за допомогою магнітного поля полімерна оболонка на його кінці завдовжки близько 50 міліметрів містить частинки неодимового магніту. Це дозволяє впливати за допомогою магнітного поля на кінець провідника, відхиляючи його в потрібному напрямку. Для полегшення проходження розвилок під гострими кутами і вузьких ділянок судин невелика частина магнітного кінця провідника довжиною 4 міліметри виготовлена тільки з полімеру.
Поздовжнє переміщення мікрокатетера, провідника та інших інструментів по кровоносній судині здійснюється за допомогою системи електроприводів з черв'яковою передачею, а візуальний контроль за операцією здійснюється в реальному часі за допомогою рентгенівського обладнання та ангіографії, яка дозволяє візуалізувати систему кровоносних судин, за якими відбувається рух хірургічних інструментів.
Керування операцією відбувається дистанційно за допомогою джойстиків. Хірург може спостерігати за процесом через монітори, на які виводиться інформація з рентгенівського апарату, а також відомості про точне поточне просторове положення роборуки щодо пацієнта в операційній.
Для відпрацювання техніки проведення ендоваскулярних операцій з використанням нової системи, інженери провели ряд процедур на тренувальній анатомічній моделі зі штучною кровоносною системою головного мозку, в якій судини виконані з силікону, а також імітується кровотік за допомогою рідини, схожої за характеристиками зі справжньою кров'ю. В одній з них вони виконували тромбоектомію - видалення штучного тромбу, а в іншій проводили тренування процедури емболізації аневризми мікроспіралью - заповнення мішка аневризми платиновим дротом для виключення її з кровотоку. Крім цього, в рамках процедури доклінічних досліджень були проведені тести на живій йоркширській свині, яка перебувала під загальним наркозом. Для тестування навігації мікрокатетера за допомогою магнітного маніпулятора використовували плечову артерію тварини, попередньо реконструювавши тривимірну модель оперованої ділянки кровоносної системи за допомогою рентгеноскопії та ангіографії.
Розробники порівняли ефективність хірургічних маніпуляцій, що виконуються хірургом вручну і за допомогою нової роботизованої системи. Кількість небезпечних відхилень дротяного провідника і мікрокатетера під час ручного проведення операцій виявилася значно вищою, ніж при навігації по кровоносних судинах поблизу небезпечних і складних ділянок за допомогою маніпулятора. Таким чином магнітний маніпулятор дозволив знизити шанс випадкового проколу стінки кровоносної судини. Крім того, використання дистанційного пульту управління дозволяє знизити час, що проводиться хірургом поблизу джерела рентгенівського випромінювання. Інженери сподіваються, що в майбутньому їх розробка стане кроком до напівавтоматичної або навіть повністю автоматичної системи для проведення ендоваскулярних операцій.
Раніше ми розповідали про інженерів з Нідерландів, які розробили хірургічний інструмент для малоінвазивних операцій. Створений ними пристрій імітує роботу яйцекладу ос-наїзників і являє собою шість рухомих сталевих лез, кільцеобразно розташованих всередині підлоги металевої трубки.