Новости и мнения

Самонаводящийся катетер, разработанный для кардиохирургии, протестирован на свиньях

Самонаводящийся катетер, разработанный для кардиохирургии, протестирован на свиньях

Роботизированный катетер может направлять свои собственные движения в сердце живого млекопитающего к месту замены протекающего клапана.

Согласно осторожному отчету, опубликованному в Science Robotics (24 апреля), самонаводящийся катетер, осторожно обхватывающий стенки бьющегося сердца свиньи, может найти протекающий клапан и позиционировать себя, чтобы человек-оператор закрыл отверстие. Разработчики системы предполагают, что автоматизация катетерной навигации может освободить хирургов от необходимости выполнять этот сложный, но рутинный процесс, позволяя им сосредоточиться на наиболее критических аспектах операции.

«Обеспечение согласованности и воспроизводимости в [хирургических] процедурах обычно улучшает результаты [для пациентов]», – пишет в электронном письме The Scientist кардиохирург и исследователь Майкл Рирдон из методистской больницы Хьюстона, который не принимал участия в исследовании. «Роботизированный контроль систем доставки катетера, которые мы используем для эндоваскулярных процедур, может помочь нам достичь этой цели. , , [и] работа Фагогениса и его коллег дает нам хорошее начало ».

Система «особенно умна и имеет реальную полезность», добавляет кардиохирург и исследователь Марко Зенати из Гарвардской медицинской школы, который также не принимал участия в исследовании.

Минимизация инвазивности процедур является желательной целью для всех видов хирургии. Благодаря уменьшению травмы время выздоровления сокращается, риск инфицирования снижается, а нежелательные с точки зрения косметики рубцы сводятся к минимуму. В случае операций на сердце замена процедур на открытом сердце катетер-опосредованными процедурами также может исключить использование шунтирующих аппаратов для сердца и легких и устранить связанные с этим риски, такие как аритмия и инсульт.

Кардиохирурги и инженеры разработали целый ряд хирургических методик с использованием замочной скважины, включая замену аортального клапана и закрытие перивалькулярной утечки, которые выполняются путем подачи катетера через крошечное отверстие в груди или бедренную артерию в сердце. Однако такие процедуры, как правило, «требуют воздействия радиации как на пациента, так и на поставщиков», говорит Зенати, объясняя, что для перемещения катетера в нужное положение часто требуется длительная рентгеноскопия (непрерывная рентгенография). Иногда также используется катетер с крошечным ультразвуковым датчиком на конце, но качество изображения низкое.

Как возможное решение этих недостатков визуализации, говорит биоинженер и ведущий исследователь Пьер Дюпон из Бостонской детской больницы и Гарвардского медицинского института, «наша идея заключалась в том, чтобы рассмотреть вопрос об использовании эндоскопии внутри сердца вместе с робототехникой». Его команда выбрала закрытие перивенулярной утечки – где утечка вокруг имплантированного запасного клапана закрыта – как проверочная процедура.

Эндоскопия обычно выполняется в полостях тела, заполненных воздухом или прозрачной жидкостью, говорит Дюпон, «но если вы находитесь в наполненном кровью сердце, все, что вы видите, – красное». То есть, «пока вы не прижмете свой эндоскопический инструмент к ткань и кровь вытесняются ».

Команда использовала такие визуальные сигналы для обучения своего роботизированного катетера с помощью алгоритмов машинного обучения, чтобы распознавать, когда он был в контакте со стенкой сердца, окружен только кровью (вдали от стены) или когда он достиг клапана (идентифицировано). по наличию видимых швов).

Сам катетер представлял собой концентрический трубчатый робот – по сути, гибкий металлический стержень, который может маневрировать в 3D – с камерой, помещенной в наконечник вместе с выдвижным стержнем для подачи пробки для устранения утечки.

У свиней с протезированными аортальными клапанами, которые были преднамеренно имплантированы, чтобы протечь, роботизированный катетер мог перемещаться от вершины сердца (точки входа) к утечке почти так же быстро и точно, как катетер, управляемый человеком. Оказавшись на месте, оператор с помощью джойстика взял на себя управление, чтобы вставить заглушку. «Робот выполняет менее критичную часть навигации по утечке, а затем врач выполняет более критически важную часть развертывания окклюдера», – говорит Дюпон. В этом контексте он сравнивает хирургов с летчиками-истребителями, которые могут лететь в какое-то место на автопилоте, но затем взять на себя управление для разведки, сражения или какой-либо другой важной задачи.

По словам Зенати, технология еще не готова для клинического использования. С одной стороны, швы в искусственном клапане не были типичными, говорит он. Команда использовала «нестандартный клапан, у которого были контрольные точки, которые могли бы быть распознаны системой, поэтому, чтобы применить это в клинике, вы должны иметь аналогичные контрольные точки в имплантированных клапанах». Тем не менее, работа является доказательство принципа автономной роботизированной катетерной навигации. «Уроки извлечены. , , может быть применено к другим [сердечным] проблемам »и ​​путям входа, таким как бедренная артерия.

Действительно, добавляет Хауи Чосет , исследователь биороботики в Университете Карнеги-Меллона, который не был связан с проектом, «хотя эта [система] была предписана для сердечных процедур, я считаю, что основная идея использования анатомических стенок для навигации является ключевой и может применить к другим областям [тела]. ”

G. Fagogenis et al., «Автономная роботизированная внутрисердечная катетерная навигация с использованием гаптического зрения», Sci. Робот , 4: eaaw1977, 2019.

Обсуждение

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *