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A pesquisa em estágio inicial testou a entrega e a segurança do novo design de cateter implantável em duas ovelhas para determinar seu potencial para uso no diagnóstico e tratamento de doenças no cérebro.
Se comprovadamente eficaz e seguro para uso em pessoas, a plataforma pode simplificar e reduzir os riscos associados ao diagnóstico e tratamento de doenças nos recessos profundos e delicados do cérebro.
Pode ajudar os cirurgiões a ver mais profundamente o cérebro para diagnosticar doenças, fornecer tratamento como drogas e ablação a laser com mais precisão para tumores e implantar melhor eletrodos para estimulação cerebral profunda em condições como Parkinson e epilepsia.
O autor sênior, Professor Ferdinando Rodriguez y Baena, do Departamento de Engenharia Mecânica do Imperial, liderou o esforço europeu e disse: ser capaz de navegar neste ambiente delicado para atingir precisamente essas áreas sem prejudicar as células saudáveis.
“Nossa nova plataforma precisa e minimamente invasiva melhora a tecnologia atualmente disponível e pode aumentar nossa capacidade de diagnosticar e tratar doenças em pessoas com segurança e eficácia, se comprovadamente segura e eficaz”.
Desenvolvido como parte do projeto Enhanced Delivery Ecosystem for Neurosurgery in 2020 (EDEN2020), os resultados são publicados em PLO UM.
Cirurgia furtiva
A plataforma melhora a cirurgia minimamente invasiva existente, ou ‘buraco de fechadura’, onde os cirurgiões implantam pequenas câmeras e cateteres através de pequenas incisões no corpo.
Ele inclui um cateter macio e flexível para evitar danos ao tecido cerebral durante o tratamento e um braço robótico habilitado para inteligência artificial (IA) para ajudar os cirurgiões a navegar pelo cateter pelo tecido cerebral.
Inspirado nos órgãos usados por vespas parasitas para botar ovos furtivamente em cascas de árvores, o cateter consiste em quatro segmentos interligados que deslizam uns sobre os outros para permitir uma navegação flexível.
Ele se conecta a uma plataforma robótica que combina entrada humana e aprendizado de máquina para orientar cuidadosamente o cateter até o local da doença. Os cirurgiões então fornecem fibras ópticas através do cateter para que possam ver e navegar pela ponta ao longo do tecido cerebral por meio do controle por joystick.
A plataforma de IA aprende com a entrada do cirurgião e as forças de contato nos tecidos cerebrais para guiar o cateter com precisão.
Em comparação com as técnicas cirúrgicas ‘abertas’ tradicionais, a nova abordagem pode eventualmente ajudar a reduzir os danos nos tecidos durante a cirurgia e melhorar os tempos de recuperação do paciente e a duração das internações hospitalares pós-operatórias.
Ao realizar cirurgias minimamente invasivas no cérebro, os cirurgiões usam cateteres profundamente penetrantes para diagnosticar e tratar doenças. No entanto, os cateteres utilizados atualmente são rígidos e difíceis de colocar com precisão sem o auxílio de ferramentas de navegação robótica. A inflexibilidade dos cateteres combinada com a intrincada e delicada estrutura do cérebro significa que os cateteres podem ser difíceis de colocar com precisão, o que traz riscos para esse tipo de cirurgia.
Para testar sua plataforma, os pesquisadores implantaram o cateter no cérebro de duas ovelhas vivas no Campus de Medicina Veterinária da Universidade de Milão. As ovelhas receberam alívio da dor e foram monitoradas 24 horas por dia durante uma semana para sinais de dor ou angústia antes de serem sacrificadas para que os pesquisadores pudessem examinar o impacto estrutural do cateter no tecido cerebral.
Eles não encontraram sinais de sofrimento, dano tecidual ou infecção após o implante do cateter.
O autor principal, Dr. Riccardo Secoli, também do Departamento de Engenharia Mecânica da Imperial, disse: “Nossa análise mostrou que implantamos esses novos cateteres com segurança, sem danos, infecção ou sofrimento. capaz de ver esta plataforma na clínica dentro de quatro anos.
“Nossas descobertas podem ter grandes implicações para cirurgia cerebral minimamente invasiva e robótica. Esperamos que ajude a melhorar a segurança e a eficácia dos procedimentos neurocirúrgicos atuais, onde a implantação precisa de sistemas de tratamento e diagnóstico é necessária, por exemplo, no contexto de genes localizados terapia.”
O professor Lorenzo Bello, co-autor do estudo da Universidade de Milão, disse: “Uma das principais limitações do MIS atual é que, se você deseja chegar a um local profundo através de um buraco no crânio, é obrigado a uma trajetória em linha reta. A limitação do cateter rígido é sua precisão dentro dos tecidos em movimento do cérebro e a deformação do tecido que pode causar. Descobrimos agora que nosso cateter orientável pode superar a maioria dessas limitações.”
Este estudo foi financiado pelo programa Horizonte 2020 da UE.
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