الروبوت يساعد عصا التحكم للجراحين في علاج السكتة الدماغية عن بُعد

يمكن أن يوفر النظام علاج الأوعية الدموية عن بعد للمرضى خلال النافذة الزمنية الحرجة بعد بدء السكتة الدماغية
طور المهندسون نظامًا عن بعدًا لمساعدة الجراحين في علاج المرضى الذين يعانون من السكتة الدماغية أو تمدد الأوعية الدموية عن بُعد. باستخدام عصا التحكم المعدلة ، قد يتحكم الجراحون في ذراع آلية في مستشفى آخر لإجراء عملية جراحية على المريض.
القصه كامله
طور مهندسو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا نظامًا عن بعدًا لمساعدة الجراحين في علاج المرضى الذين يعانون من السكتة الدماغية أو تمدد الأوعية الدموية بسرعة وعن بُعد. باستخدام عصا التحكم المعدلة ، قد يتحكم الجراحون في أحد المستشفيات في ذراع آلية في مكان آخر للعمل بأمان على مريض خلال فترة زمنية حرجة يمكن أن تنقذ حياة المريض وتحافظ على وظائف المخ.

تم تصميم النظام الآلي ، الذي يتم التحكم في حركته من خلال المغناطيس ، للمساعدة عن بُعد في التدخل داخل الأوعية الدموية – وهو إجراء يتم إجراؤه في حالات الطوارئ لعلاج السكتات الدماغية التي تسببها جلطة دموية. تتطلب مثل هذه التدخلات عادةً أن يوجه الجراح سلكًا رفيعًا يدويًا إلى الجلطة ، حيث يمكنه إزالة الانسداد جسديًا أو توصيل الأدوية لتفتيته.

أحد القيود على هذه الإجراءات هو إمكانية الوصول: غالبًا ما يكون مقر جراحي الأوعية الدموية في المؤسسات الطبية الكبرى التي يصعب الوصول إليها للمرضى في المناطق النائية ، لا سيما خلال “الساعة الذهبية” – الفترة الحرجة بعد بداية السكتة الدماغية ، والتي يجب أن يكون العلاج خلالها تدار لتقليل أي ضرر يلحق بالدماغ.

يتصور فريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أن نظامه الآلي يمكن تركيبه في مستشفيات أصغر وتوجيهه عن بعد بواسطة جراحين مدربين في مراكز طبية أكبر. يشتمل النظام على ذراع آلي من الدرجة الطبية مع مغناطيس متصل بمعصمه. باستخدام عصا التحكم والتصوير المباشر ، يمكن للمشغل ضبط اتجاه المغناطيس والتعامل مع الذراع لتوجيه سلك مغناطيسي ناعم ورقيق عبر الشرايين والأوعية.

أظهر الباحثون النظام في “فانتوم” ، وهو نموذج شفاف به أوعية تقوم بتكرار شرايين الدماغ المعقدة. خلال ساعة واحدة فقط من التدريب ، تمكن جراحو الأعصاب من التحكم عن بعد في ذراع الروبوت لتوجيه سلك عبر متاهة من الأوعية للوصول إلى المواقع المستهدفة في النموذج.

“نتخيل ، بدلاً من نقل مريض من منطقة ريفية إلى مدينة كبيرة ، يمكنهم الذهاب إلى مستشفى محلي حيث يمكن للممرضات إنشاء هذا النظام. يمكن لجراح الأعصاب في مركز طبي كبير مشاهدة التصوير المباشر للمريض واستخدام روبوت يعمل في تلك الساعة الذهبية. هذا هو حلمنا في المستقبل ، “هذا ما قاله Xuanhe Zhao ، أستاذ الهندسة الميكانيكية والهندسة المدنية والبيئية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.

نشر Zhao وفريقه النتائج التي توصلوا إليها اليوم في Science Robotics. من بين المؤلفين المشاركين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا المؤلف الرئيسي يونهو كيم وإميلي جينيفريير وجيهون تشوي ، إلى جانب بابلو هاركر وروبرت ريجينهاردت وجوستين فرانيك وآدم دميتريو وأمان باتيل في مستشفى ماساتشوستس العام (MGH) ، ومارسين باليكي من Philips Research أمريكا الشمالية. .

الإمالة واللف

جراحة الأوعية الدموية من الداخل هي إجراء متخصص قليل التدخل ينطوي على التواء وتوجيه سلك طبي رفيع عبر شرايين وأوعية الجسم إلى مكان مستهدف ، بطريقة تتجنب إتلاف جدران الأوعية الدموية. يتطلب الإجراء عادة سنوات من التدريب حتى يتقن الجراح.

يتم استكشاف الأنظمة الروبوتية كتقنيات مساعدة في جراحة الأوعية الدموية الداخلية. تشتمل هذه الأنظمة بشكل أساسي على محركات محركات تعمل على دفع السلك وسحبه أثناء لفه عبر الأوعية الدموية في الجسم.

“لكن وجود روبوت بنفس المستوى من التطور [مثل الجراح] يمثل تحديًا ،” يلاحظ كيم. “يعتمد نظامنا على آلية مختلفة اختلافًا جذريًا”.

يعتمد النظام الجديد للفريق على العمل من عام 2019 ، حيث أظهروا توجيه خيط يتم التحكم فيه مغناطيسيًا من خلال نموذج سيليكون بالحجم الطبيعي للأوعية الدموية في الدماغ. لقد فعلوا ذلك في ذلك الوقت باستخدام مغناطيس يدوي ، بحجم علبة الحساء تقريبًا ، والذي تم التلاعب به يدويًا.

قاموا منذ ذلك الحين بلصق المغناطيس بنهاية ذراع آلي من الدرجة الطبية ، والذي يمكن توجيهه باستخدام مقبض تحكم صغير على فأرة. عن طريق إمالة عصا التحكم ، يمكن للباحثين إمالة المغناطيس في اتجاه يمكن أن يتبعه السلك المغناطيسي. تتحكم الأزرار الموجودة على الماوس في مجموعة من المحركات الخطية الآلية ، والتي تقدم السلك وسحبه لجعله يتحرك للأمام وللخلف.

السلك رقيق ومرن مثل السلك التوجيهي الوعائي التقليدي ، مع طرف ناعم مستجيب مغناطيسيًا يتبع وينحني في اتجاه المجال المغناطيسي.

إيجاد طريق

اختبر الفريق النظام الآلي في مختبر القسطرة التابع لشركة MGH – غرفة عمليات مزودة بمعدات تصوير طبية قياسية مستخدمة في إجراءات الأوعية الدموية الداخلية. قام الباحثون بتركيب الذراع الروبوتية في المختبر ، جنبًا إلى جنب مع نموذج سيليكون بالحجم الطبيعي للأوعية الدموية. قاموا بتعيين عصا التحكم ، جنبًا إلى جنب مع شاشة تعرض فيديو مباشر

من النموذج في غرفة التحكم. من هناك ، شاهد عامل الفيديو أثناء استخدام عصا التحكم لتوجيه السلك عن بعد عبر الأوعية.

قام الفريق بتدريب مجموعة من جراحي الأعصاب على استخدام النظام الآلي. بعد ساعة واحدة فقط من التدريب ، تمكن كل جراح من تشغيل النظام بنجاح لتوجيه السلك عبر الأوعية المعقدة التي يصعب التنقل فيها باستخدام سلك توجيه يدوي.

استخدم الفريق أيضًا النظام الآلي لمسح الجلطات المحاكاة في المناطق التي يصعب الوصول إليها في النموذج. قاموا بتوجيه السلك التوجيهي عبر الأوعية ، وحول الزوايا الحادة والمنعطفات ، للوصول إلى المناطق التي قام الباحثون بمحاكاة الجلطات فيها. بمجرد أن يوجهوا السلك إلى الجلطة ، شرع الجراحون في طرق الأوعية الدموية الداخلية القياسية لربط ميكروكاثتر على طول السلك إلى موقع الجلطة. قاموا بسحب السلك ، تاركين القسطرة ، والتي قاموا بتطبيقها بعد ذلك لإزالة الجلطة بنجاح.

يقول كيم: “الغرض الأساسي من السلك المغناطيسي هو الوصول إلى الموقع المستهدف بسرعة وأمان ، بحيث يمكن استخدام الأجهزة القياسية مثل الكاثيرات الدقيقة لتقديم العلاجات”. “نظامنا مثل مستكشف”.

وهو يأمل في أن يساعد النظام المتصل عن بعد المزيد من المرضى في تلقي العلاج الضروري للوقت. ويرى أيضًا فوائد للجراحين ، الذين يقومون عادةً بإجراء مثل هذه الإجراءات الوعائية في نفس الغرفة مع المريض ، أثناء تعرضهم للإشعاع من التصوير بالأشعة السينية.

يقول تشاو: “يمكن لجراحي الأعصاب تشغيل الروبوت في غرفة أخرى أو حتى في مدينة أخرى دون التعرض المتكرر للأشعة السينية”. “نحن متحمسون حقًا للتأثير المحتمل لهذه التكنولوجيا على الصحة العالمية ، نظرًا لأن السكتة الدماغية هي أحد الأسباب الرئيسية للوفاة والإعاقة طويلة الأمد.”