211service.com
Kleine robots herstellen gebroken harten
Voor hartpatiënten vereist herstel van defecten vaak een openhartoperatie en tijdelijke verlamming van het orgaan. Maar een set robottools ontwikkeld door onderzoekers van het Boston Children's Hospital zou uiteindelijk chirurgen in staat kunnen stellen om het hart te opereren via kleine incisies terwijl het hart blijft kloppen.
Het gebruik van kleine incisies en het inbrengen van robotinstrumenten komt steeds vaker voor bij veel soorten operaties. Dergelijke zogenaamde minimaal invasieve chirurgie biedt snellere hersteltijden dan conventionele chirurgie en een verminderd risico op infectie, omdat de snijwonden in het lichaam veel kleiner zijn. In het geval van minimaal invasieve hartchirurgie moesten robotinstrumenten worden afgeleverd door katheters - gladde, flexibele buizen die bijvoorbeeld een slagader-openingsstent kunnen dragen. Maar omdat ze flexibel zijn, kunnen katheters slechts kleine hoeveelheden kracht leveren en kunnen ze moeilijk precies te positioneren zijn.
Het team van het Boston Children's Hospital gebruikt in plaats daarvan robots met gebogen metalen buizen om een stijver platform voor het afleveren van gereedschap in het hart te creëren. Met standaard openhartprocedures kunnen we weefsel van het ene gebied naar het andere trekken. Dat kunnen we niet doen met een katheter. Deze robotapparaten kunnen enige kracht uitoefenen, dus ze kunnen veel van wat een chirurg doet, behalve dat ze door de bloedvaten navigeren, zegt Pedro del Nido , een pediatrische hartchirurg die bij het project betrokken was.
De apparaten bereiken het hart via een incisie in de nek die naar de halsader leidt. Van daaruit voeren lange, smalle concentrische buizen de chirurgische apparaten door de grote bloedvaten naar het hart.
Een van de tools van het team kan gaten in het hart sluiten. Chirurgen sluiten dergelijke gaten meestal met een hechtdraad in een procedure die een openhartoperatie vereist en het hart moet stoppen. Het team van Children's, geleid door bio-ingenieur Pierre Dupont , en zijn medewerkers bij Microstof hebben een metalen hechtdraadachtig apparaat ontwikkeld dat kan worden ingezet door de robot met concentrische buizen. De sleutel tot de ontwikkeling van het apparaat op millimeterschaal was een gespecialiseerd productieproces om de kleine tandwielen, kettingen en katrollen te maken die nodig waren. Het hechtdraadachtige apparaat doorboort het hartweefsel aan elke kant van het gat en spreidt vleugels uit die op elk stuk weefsel grijpen. Vervolgens brengt een ratelmechanisme de twee stukken samen, waardoor het gat onmiddellijk wordt afgesloten. Nu in nauw contact, smelten de stukjes weefsel waarschijnlijk samen en rond het metalen implantaat.
De Dupont-groep is een van de weinige onderzoeksteams die proberen een rijke set hulpmiddelen naar verscholen plaatsen in het lichaam te brengen zonder dat er grote openingen nodig zijn. Met deze apparaten proberen we het beste van twee werelden te krijgen, dat wil zeggen een minimaal invasieve procedure die gebruik kan maken van alle vaardigheden van een chirurg, zegt Howie Choset, een ingenieur aan de Carnegie Mellon University die zijn eigen chirurgische ingreep ontwikkelt. robot apparaten. Als je het hart opent, zijn er allerlei dingen die je kunt doen - we willen die capaciteiten verwerven zonder een grote incisie te maken.
Het team van Children's heeft het sluitingsapparaat getest bij levende varkens en chirurgen konden gaten in een actief pompend hart repareren. Een van de uitdagingen bij het opereren via kleine incisies is dat de chirurg niet direct kan zien waar het apparaat is geplaatst. Het team gebruikt dus een combinatie van realtime röntgenfoto's en echografie om de robot in het hart te navigeren en de inzet van het apparaat te controleren.
Onregelmatige weefselgroei in het hart kan de functie van het orgel belemmeren, dus het team en zijn medewerkers hebben ook een roterend snijapparaat ontwikkeld voor de punt van de concentrische buisrobot. Het apparaat integreert irrigatie en afzuiging van vloeistoffen, processen die belangrijk zijn bij het opereren op een functionerend hart.
Als je in het kloppende hart een stukje weefsel losknipt, wil je niet dat het ontsnapt, omdat het kan wegschieten en een slagader kan verstoppen, misschien een beroerte veroorzaken, zegt Dupont. Het apparaat zuigt vuil naar binnen terwijl het weefsel wegsnijdt. Een andere uitdaging in een met bloed gevuld hart is stolling, een natuurlijke reactie op vreemd materiaal. Het apparaat irriteert het weefselafval dus met een zoutoplossing die klonters voorkomt om verstopping in de robot te voorkomen.
Tot nu toe is het snijapparaat alleen getest in varkensharten op een laboratoriumbank. Maar de groep heeft plannen om het binnenkort te testen in levende varkens.