211service.com
Werken in een kloppend hart
Het hart herstellen is moeilijk. Bepaalde procedures moeten worden uitgevoerd op een stationair orgaan, dus het hart wordt gestopt en de patiënt op een cardiopulmonale bypass-machine gelegd. Maar het stoppen van het hart verhoogt het risico op hersenbeschadiging. Nu testen onderzoekers van Harvard University en Children's Hospital Boston een robotsysteem dat chirurgen kan helpen bij het uitvoeren van een veelvoorkomende klepreparatie terwijl het hart doorgaat. Het systeem maakt gebruik van 3D-echografie om de beweging van het hart te voorspellen en te compenseren, zodat de chirurg aan de mitralisklep van een patiënt kan werken terwijl deze beweegt.
Bewegend doel: Met dit apparaat kunnen chirurgen kleine ankers aan weefsel in een kloppend hart bevestigen door de beweging van het hart te compenseren.
Ongeveer 50.000 mensen per jaar, alleen al in de VS, krijgen een mitralisklepoperatie, zegt: Robert Howe , een professor in de techniek aan Harvard en een onderzoeker aan het project. Het is een dringende klinische zorg.
Het doel van de procedure is het verkleinen van de klep. Traditioneel wordt dit gedaan door een stijve ring rond de klep te plaatsen en deze met de hand op zijn plaats te hechten.
Wij weten hoe we kleppen moeten repareren. Maar wat patiënten en artsen willen, is een sneller herstel, zegt Marc Gillinov, een hartchirurg bij de Cleveland Clinic die niet bij het onderzoek betrokken was. Het kan twee of drie maanden duren voordat een patiënt hersteld is van een openhartprocedure; als het hart niet gestopt hoeft te worden, kan de hersteltijd aanzienlijk afnemen. Het uitvoeren van de operatie aan een kloppend hart zou de chirurg ook onmiddellijk feedback geven over de effectiviteit van de procedure. Je zou gewoon weten als je het doet of de klep goed werkt, zegt Gillinov.
How zegt dat bovendien uit een aantal onderzoeken blijkt dat het stoppen van het hart kan leiden tot langdurige cognitieve stoornissen, en dat vooral oudere of kwetsbare mensen niet altijd goed reageren op bypass-machines. Hij hoopt dat zijn systeem hartchirurgie veiliger zal maken.
In tegenstelling tot traditionele mitralisklepreparatie, houdt Howe's procedure niet in dat het hart zelf wordt geopend. In plaats daarvan wordt een holle naald in het orgel gestoken. De naald wordt gebruikt om kleine ankers in het hart te brengen en deze aan het weefsel rond de mitralisklep te bevestigen. De ankers kunnen dan samen worden getrokken door een hechtdraad om de opening van de klep te verkleinen. De uitdaging hier is dat [om de ankers te bevestigen] we moeten bijhouden waar het hartweefsel is, omdat het hart continu beweegt, zegt Howe. Het team van Howe koos ervoor om 3D-echografie te gebruiken om hartbewegingen te visualiseren, omdat met andere beeldvormingstechnieken, zoals video, de interne structuren van het orgel verborgen zouden zijn door circulerend bloed.
Gegevens van de 3D-echografiebeelden worden geanalyseerd met behulp van speciale software die is geschreven door de onderzoekers. De software kan voorspellen waar het hartweefsel zich in de toekomst ongeveer 70 tot 100 milliseconden zal bevinden, zodat de positie van de punt van het draagbare chirurgische instrument dienovereenkomstig kan worden aangepast. Sensoren in het gereedschap detecteren ook of het in contact komt met het weefsel. We kunnen heel snel detecteren of dingen sterk afwijken van wat is voorspeld en dan het [instrument] terugtrekken om het uit de weg te ruimen, zegt Howe.
Na het bestuderen van de beweging van echte harten, ontwikkelden de onderzoekers een schuimmodel om te testen of hun apparaat de behendigheid verhoogde van een kleine groep chirurgen die werden gevraagd om op bepaalde posities ankers aan het schuim te bevestigen. Howe zegt dat de prestaties van de chirurgen aanzienlijk verbeterden toen ze het bewegingscompensatiesysteem gebruikten. Zonder dat was er een veel hoger percentage mislukkingen, en de krachten die ze uitoefenden waren ook veel hoger, zegt hij. In een klinische setting kan het uitoefenen van te veel kracht op de klep hartweefsel beschadigen. Howe zegt dat het systeem chirurgen in staat stelt de ankers binnen één tot twee millimeter van hun beoogde positie aan te brengen, wat prima is, gezien de buigzaamheid van hartweefsel.
Het is veelbelovend onderzoek, zegt Cenk Cavusoglu , universitair hoofddocent elektrotechniek en computerwetenschappen aan de Case Western Reserve University. Cavusoglu werkt aan een soortgelijk systeem om chirurgen in staat te stellen een bypassoperatie aan de kransslagader uit te voeren. Hoewel de procedure zelf heel anders is, is de behoefte aan bewegingscompensatie hetzelfde. Cavusoglu zegt onder de indruk te zijn van het eenvoudige ontwerp van de klepreparatietool en van de resultaten van de onderzoekers tot nu toe.
Shelten Yuen , een Harvard-promovendus die aan het bewegingscompensatiesysteem werkte, zegt dat de voorbereidende dierproeven al zijn begonnen. Maar er is nog veel werk aan de winkel om de tool te perfectioneren. Er is veel interesse van mijn kant in termen van het opnemen van extra sensoren, zoals elektrocardiogrammen en krachtsensoren, zegt Yuen.
Romuald Ginhoux, een systeemanalist voor medische software bij Median-technologieën , in Frankrijk, is het ermee eens dat extra sensoren het systeem nauwkeuriger kunnen maken. Ginhoux was ook onder de indruk van het kleine formaat van het apparaat, dat ongeveer zo groot is als een soldeerbout. Ginhoux zegt dat hij in 2003 aan soortgelijke robots voor hartoperaties werkte, maar dat ze zo groot waren als een echte arm.
Yuen zegt dat hij hoopt het apparaat nog kleiner en lichter te maken, zodat het beter reageert op lichte druk, waardoor chirurgen een beter gevoel krijgen voor het hartweefsel.