Успешное руководство инструментом, посредством глубокой и запутанной сети кровеносных сосудов

Группа ученых под руководством профессора Сильвен Мартель в лаборатории Политехнической школы нанороботы Монреале разработала новый подход к решению одной из важнейших задач эндоваскулярной хирургии: как добраться до самых труднодоступных физиологических местах. Их решение представляет собой роботизированную платформу, которая использует краю поля, создаваемого сверхпроводящим магнитом клинической магнитно-резонансной томографии (МРТ) сканер для руководства медицинского инструмента посредством более глубокого и более сложных сосудистых структур. Этот подход был успешно продемонстрирован в лабораторных условиях, и является предметом статьи, только что опубликованной в науке роботехники.

Когда исследователь «думает вне коробки» — в буквальном смысле

Представьте себе, что, чтобы подтолкнуть провода тонкие, как человеческий волос все глубже и глубже внутри очень длинные, очень узкие трубки, полный изгибов и поворотов. Отсутствие провода по жесткости, наряду с силами трения, оказываемого на стенки трубки, в конечном итоге отображения маневра невозможно, с проводом заканчивая сложить на себя и застрял в трубе. Это именно та задача, которая стоит перед хирургами, которые стремятся выполнять минимально инвазивные процедуры в глубокие части человеческого тела, руководящая проводником или других приборов (например, катетер) через узкие, извилистые сети кровеносных сосудов.

Можно, однако, использовать направленную силу тяги, чтобы дополнить толкающее усилие, противодействие сил трения внутри кровеносных сосудов и двигать инструмент намного дальше. Наконечник устройство намагничивается и перемещается внутри сосудов сила притяжения другого Магнита. Только мощный сверхпроводящий магнит вне тела пациента может обеспечить дополнительное привлечение необходимого для управления намагниченного устройства, насколько это возможно. Есть одна фишка современного медицинского оборудования, что может играть эту роль: магнитно-резонансный томограф, который имеет сверхпроводящий магнит, который создает поле, в десятки тысяч раз сильнее, чем у Земли.

Магнитного поля внутри туннеля сканера магнитно-резонансной томографии, однако, является унифицированным; это ключ к тому, как проводится томография пациента. Это однообразие создает проблему: чтобы вытащить наконечник прибора через лабиринты сосудистых структур, руководящих магнитного поля, должно в максимально возможной амплитуды, а затем как можно быстрее сократилась.

Размышляя над этой проблемой, профессор Мартель идея использования не основного магнитного поля внутри МРТ машины тоннеля, но так называемая бахрома поле вне машины. «Производители МРТ сканеры обычно уменьшают бахромой поле до минимума», — объясняет он. «Результат является очень высокой амплитуды поля, которое распадается очень быстро. Для нас, что бахрома поле представляет собой отличное решение, которое намного превосходит лучшие из существующих магнитных подходы руководстве, и в окружающем пространстве, способствующих вмешательства человеческого масштаба. К Самое лучшее нашего знания, это первый раз, что бахрома поле МРТ была использована для медицинского применения», — добавляет он.

Переместите пациента, а не на поле

Чтобы направить орудие глубоко внутри кровеносных сосудов, не только необходима сильная сила притяжения, но эта сила должна быть ориентирована на вытащите магнитный наконечник прибора в различных направлениях внутри сосудов. Из-за МРТ сканера размер и вес, это невозможно, чтобы переместить его, чтобы изменить направление магнитного поля. Чтобы обойти эту проблему, пациент перемещается в непосредственной близости от МРТ машины. Платформа, разработанная командой профессора Мартеля использует роботизированный стол, расположенный в бахрома поле сканера.

Стол, разработанный Араш Азизи — ведущий автор статьи и биомедицинской инженерии кандидат философских наук, чьи диссертации руководитель-проф. Мартель-может двигаться по всем осям для установки и ориентации пациента в зависимости от направления, в котором документ должен быть направлен в их тела. Таблица автоматически изменяет направление и ориентация на позицию пациента оптимально последовательных этапов инструмента путешествие благодаря системе, которая сопоставляет направленного сил томографа магнитного поля — метод, который профессор Мартель назвал бахрома области навигации (FFN).

В естественных условиях изучение FFN с рентгеновским сопоставление продемонстрировало потенциал системы для эффективной и минимально инвазивной руля из крайне малого диаметра инструменты глубокий в сложных сосудистых структур, которые до этого недоступные, используя известные способы.

Роботы на помощь хирургов

Это роботизированное решение, которое значительно превосходит ручные процедуры, а также существующие магнитное поле-платформ, позволяет эндоваскулярных интервенционных процедур в очень глубокий, и поэтому в настоящее время недоступны, участков человеческого тела.

Метод обещает расширить возможности для применения различных медицинских процедур, в том числе диагностики, визуализации и местные процедуры. Между прочим, это может служить для оказания помощи хирургам в процедурах, требующих наименее инвазивные методы, включая лечение повреждения головного мозга, такие как аневризма или инсульт.

Данная исследовательская работа получила поддержку канадской программы исследований кафедр.

сделать разницу: спонсорские возможности