Działa w bijącym sercu

Naprawienie serca jest trudne. Pewne zabiegi muszą być wykonywane na narządzie nieruchomym, więc serce zostaje zatrzymane, a pacjent założony na krążeniowo-oddechowe urządzenie do pomostowania. Ale zatrzymanie serca zwiększa ryzyko uszkodzenia mózgu. Teraz naukowcy z Uniwersytetu Harvarda i Szpitala Dziecięcego w Bostonie testują system robotyczny, który może pomóc chirurgom w wykonywaniu zwykłej naprawy zastawki podczas bicia serca. System wykorzystuje obrazy ultrasonograficzne 3D do przewidywania i kompensacji ruchu serca, dzięki czemu chirurg może pracować na zastawce mitralnej pacjenta podczas jej ruchu.

Ruchomy cel: To urządzenie pozwala chirurgom przyczepić małe kotwice do tkanek wewnątrz bijącego serca, kompensując ruchy serca.

Około 50 000 osób rocznie w samych Stanach Zjednoczonych poddaje się operacji zastawki mitralnej, mówi Robert Howe , profesor inżynierii na Harvardzie i badacz projektu. Jest to pilny problem kliniczny.

Celem zabiegu jest zmniejszenie rozmiaru zastawki. Tradycyjnie robi się to poprzez umieszczenie sztywnego pierścienia wokół zastawki i zszycie go ręcznie.

Wiemy, jak naprawiać zawory. Ale to, czego chcą pacjenci i lekarze, to szybszy powrót do zdrowia, mówi Marc Gillinov, kardiochirurg z Cleveland Clinic, który nie był zaangażowany w badania. Rekonwalescencja po zabiegu na otwartym sercu może potrwać dwa lub trzy miesiące; gdyby nie trzeba było zatrzymywać serca, czas powrotu do zdrowia mógłby się znacznie skrócić. Przeprowadzenie operacji na bijącym sercu dałoby również chirurgowi natychmiastową informację zwrotną na temat skuteczności zabiegu. Po prostu wiedziałbyś, czy zawór działa dobrze, mówi Gillinov.

Howe mówi, że co więcej, wiele badań pokazuje, że zatrzymanie serca może skutkować długotrwałymi deficytami poznawczymi, a zwłaszcza osoby starsze lub słabsze nie zawsze dobrze reagują na omijanie maszyn. Ma nadzieję, że jego system sprawi, że operacja serca będzie bezpieczniejsza.

W przeciwieństwie do tradycyjnej naprawy zastawki mitralnej, procedura Howe'a nie obejmuje otwierania samego serca. Zamiast tego do narządu wprowadzana jest wydrążona igła. Igła służy do wprowadzania małych kotwic do serca i mocowania ich do tkanki wokół zastawki mitralnej. Kotwice można następnie ściągnąć razem za pomocą drutu szwowego, aby zmniejszyć rozmiar otworu zastawki. Wyzwanie polega na tym, że [aby przymocować kotwice] musimy śledzić, gdzie znajduje się tkanka serca, ponieważ serce porusza się w sposób ciągły, mówi Howe. Zespół Howe'a zdecydował się na użycie ultradźwięków 3D do wizualizacji ruchu serca, ponieważ w przypadku innych technik obrazowania, takich jak wideo, wewnętrzne struktury narządu zostałyby ukryte przez krążącą krew.

Dane z obrazów ultrasonograficznych 3D są analizowane za pomocą specjalnego oprogramowania napisanego przez badaczy. Oprogramowanie może przewidzieć, gdzie w przyszłości tkanka serca znajdzie się w przybliżeniu od 70 do 100 milisekund, dzięki czemu można odpowiednio dostosować położenie końcówki ręcznego narzędzia chirurgicznego. Czujniki w narzędziu wykrywają również, czy wchodzi ono w kontakt z tkanką. Możemy bardzo szybko wykryć, czy rzeczy znacznie odbiegają od przewidywanych, a następnie wycofać [instrument], aby usunąć go z drogi, mówi Howe.

Po zbadaniu ruchu prawdziwych serc naukowcy opracowali model piankowy, aby sprawdzić, czy ich urządzenie zwiększyło zręczność niewielkiej grupy chirurgów, którzy zostali poproszeni o przymocowanie kotew do pianki w określonych pozycjach. Howe mówi, że wydajność chirurgów uległa znacznej poprawie, gdy zastosowali system kompensacji ruchu. Bez tego wskaźnik awaryjności był znacznie wyższy, a siły, które przyłożyli, również były znacznie wyższe – mówi. W warunkach klinicznych przykładanie zbyt dużej siły do ​​zastawki może uszkodzić tkankę serca. Howe mówi, że system pozwala chirurgom przymocować kotwice w odległości od jednego do dwóch milimetrów od zamierzonej pozycji, co jest w porządku, biorąc pod uwagę giętkość tkanki serca.

To bardzo obiecujące badanie, mówi Cenk Cavusoglu , profesor nadzwyczajny elektrotechniki i informatyki na Uniwersytecie Case Western Reserve. Cavusoglu pracuje nad podobnym systemem, który umożliwi chirurgom wykonywanie operacji pomostowania aortalno-wieńcowego. Chociaż sama procedura jest zupełnie inna, potrzeba kompensacji ruchu jest taka sama. Cavusoglu mówi, że jest pod wrażeniem prostego projektu narzędzia do naprawy zaworów i dotychczasowych wyników naukowców.

Shelten Yuen , doktorant z Harvardu, który pracował nad systemem kompensacji ruchu, mówi, że wstępne testy na zwierzętach już się rozpoczęły. Ale wciąż jest wiele do zrobienia, aby udoskonalić narzędzie. Z mojej strony jest duże zainteresowanie włączeniem dodatkowych czujników, takich jak elektrokardiogramy i czujniki siły, mówi Yuen.

Romuald Ginhoux, analityk systemów oprogramowania medycznego w Mediana technologii we Francji zgadza się, że dodatkowe czujniki mogłyby zwiększyć dokładność systemu. Ginhoux był również pod wrażeniem niewielkich rozmiarów urządzenia, które jest prawie tak duże jak lutownica. Ginhoux mówi, że w 2003 roku pracował nad podobnymi robotami do operacji serca, ale były one wielkości prawdziwego ramienia.

Yuen mówi, że ma nadzieję, że urządzenie będzie jeszcze mniejsze i lżejsze, aby lepiej reagowało na lekkie naciski, dając chirurgom lepsze wyczucie tkanki serca.

ukryć