211service.com
Små robotar lagar krossade hjärtan
För hjärtpatienter kräver reparation av defekter ofta öppen hjärtkirurgi och tillfällig förlamning av organet. Men en uppsättning robotverktyg utvecklade av forskare vid Boston Children's Hospital kan så småningom göra det möjligt för kirurger att operera hjärtat genom små snitt medan hjärtat fortsätter att slå.
Användning av små snitt och införande av robotverktyg är allt vanligare vid många typer av operationer. Sådan så kallad minimalinvasiv kirurgi ger snabbare återhämtningstid än konventionell kirurgi och minskad risk för infektion, eftersom skärsåren i kroppen är mycket mindre. När det gäller minimalinvasiv hjärtkirurgi har robotverktyg behövt levereras av katetrar – släta, flexibla rör som kan bära till exempel en artäröppnande stent. Men eftersom de är flexibla kan katetrar endast leverera små mängder kraft och kan vara svåra att placera exakt.
Teamet på Boston Children's Hospital använder istället robotar med böjda metallrör för att skapa en styvare verktygsleveransplattform inuti hjärtat. Med standardförfaranden för öppet hjärta kan vi dra vävnad från ett område till ett annat. Vi kan inte göra det med en kateter. Dessa robotenheter kan utöva viss kraft, så de kan göra mycket av vad en kirurg gör, förutom att de navigerar genom blodkärlen, säger Pedro del Nido , en pediatrisk hjärtkirurg involverad i projektet.
Enheterna når hjärtat genom ett snitt i halsen som leder till halsvenen. Därifrån bär långa, smala koncentriska rör de kirurgiska anordningarna genom de stora blodkärlen till hjärtat.
Ett av teamets verktyg kan täppa till hål i hjärtat. Kirurger stänger vanligtvis sådana hål med en sutur i ett förfarande som kräver öppen hjärtoperation och stopp av hjärtat. Teamet på Children’s, ledd av bioingenjör Pierre Dupont , och dess medarbetare på Mikrotyg har utvecklat en metallisk suturliknande enhet som kan användas av roboten med koncentriskt rör. Nyckeln till att utveckla enheten i millimeterskala var en specialiserad tillverkningsprocess för att göra de små kugghjulen, kedjorna och remskivorna som behövs. Den suturliknande enheten tränger igenom hjärtvävnaden på varje sida av hålet och sträcker ut vingar som griper tag i varje vävnadsbit. Sedan sammanför en spärrmekanism de två delarna och tätar omedelbart hålet. Nu i nära kontakt smälter vävnadsbitarna troligen samman och runt det metalliska implantatet.
Dupont-gruppen är ett av få forskarlag som försöker ta med sig en rik uppsättning verktyg till undangömda ställen i kroppen utan behov av stora öppningar. Med dessa enheter försöker vi få det bästa av två världar – det vill säga en minimalt invasiv procedur som kan utnyttja alla färdigheter hos en kirurg, säger Howie Choset, ingenjör vid Carnegie Mellon University som utvecklar sin egen kirurgiska robotenheter. När du öppnar upp hjärtat finns det alla möjliga saker du kan göra – vi vill skaffa oss dessa förmågor utan att göra ett stort snitt.
Teamet på Children's har testat stängningsanordningen på levande grisar, och kirurger kunde reparera hål i ett aktivt pumpande hjärta. En av utmaningarna med att operera genom små snitt är att kirurgen inte direkt kan se var enheten är placerad. Så teamet använder en kombination av realtidsröntgen och ultraljud för att navigera roboten inuti hjärtat och för att övervaka enhetens utplacering.
Oregelbunden vävnadstillväxt inuti hjärtat kan hämma organets funktion, så teamet och dess medarbetare har också utvecklat en roterande skäranordning för spetsen av roboten med koncentriskt rör. Enheten integrerar spolning och sug av vätskor, processer som är viktiga när man opererar på ett fungerande hjärta.
Inuti det bankande hjärtat, om du skär någon bit av vävnad fri, vill du inte att den ska fly eftersom den kan skjuta av och täppa till en artär, kanske orsaka en stroke, säger Dupont. Enheten suger in skräp medan den skär bort vävnad. En annan utmaning i ett blodfyllt hjärta är koagulering, en naturlig reaktion på främmande material. Så enheten sköljer vävnadsrester med en koagelförhindrande saltlösning för att förhindra igensättning av roboten.
Hittills har skäranordningen endast testats i grishjärtan på en labbbänk. Men gruppen har planer på att snart testa det på levande grisar.