211service.com
Opererer inde i et bankende hjerte
At fikse hjertet er svært. Visse procedurer skal udføres på et stationært organ, så hjertet stoppes, og patienten sættes på en kardiopulmonal bypass-maskine. Men at stoppe hjertet øger risikoen for hjerneskade. Nu tester forskere ved Harvard University og Children's Hospital Boston et robotsystem, der kan hjælpe kirurger med at udføre en almindelig klapreparation, mens hjertet slår videre. Systemet bruger 3-D ultralydsbilleder til at forudsige og kompensere for hjertets bevægelse, så kirurgen kan arbejde på en patients mitralklap, mens den bevæger sig.
Flytende mål: Denne enhed lader kirurger fastgøre små ankre til væv inde i et bankende hjerte ved at kompensere for hjertets bevægelse.
Omkring 50.000 mennesker om året, alene i USA, får mitralklapoperation, siger Robert Howe , professor i ingeniørvidenskab ved Harvard og forsker på projektet. Det er en presserende klinisk bekymring.
Målet med proceduren er at reducere størrelsen af ventilen. Traditionelt foregår dette ved at placere en stiv ring rundt om ventilen og sy den på plads i hånden.
Vi ved, hvordan man reparerer ventiler. Men hvad patienter og læger ønsker, er en hurtigere bedring, siger Marc Gillinov, en hjertekirurg på Cleveland Clinic, som ikke var involveret i forskningen. Det kan tage to eller tre måneder for en patient at komme sig efter en åben-hjerte procedure; hvis hjertet ikke skulle stoppes, kunne restitutionstiden falde betydeligt. Udførelse af operationen på et bankende hjerte vil også give kirurgen øjeblikkelig feedback på effektiviteten af proceduren. Du vil vide, ligesom du gør det, om ventilen fungerer godt, siger Gillinov.
Howe siger, at desuden viser en række undersøgelser, at standsning af hjertet kan resultere i langsigtede kognitive underskud, og at især ældre eller svagelige mennesker ikke altid reagerer godt på bypass-maskiner. Han håber, at hans system vil gøre hjerteoperationer mere sikre.
I modsætning til traditionel mitralklapreparation involverer Howes procedure ikke at åbne selve hjertet. I stedet stikkes en hul nål ind i orglet. Nålen bruges til at indføre små ankre i hjertet og fastgøre dem til vævet omkring mitralklappen. Ankrene kan derefter trækkes sammen af en suturtråd for at mindske størrelsen af ventilåbningen. Udfordringen her er, at [for at fastgøre ankrene] skal vi holde styr på, hvor hjertevævet er, da hjertet bevæger sig kontinuerligt, siger Howe. Howes team valgte at bruge 3-D ultralyd til at visualisere hjertebevægelser, fordi med andre billedbehandlingsteknikker, såsom video, ville de indre strukturer af organet være blevet skjult af cirkulerende blod.
Data fra 3-D ultralydsbillederne analyseres ved hjælp af speciel software skrevet af forskerne. Softwaren kan forudsige, hvor hjertevæv vil være cirka 70 til 100 millisekunder i fremtiden, så positionen af spidsen af det håndholdte kirurgiske værktøj kan justeres i overensstemmelse hermed. Sensorer i værktøjet registrerer også, om det kommer i kontakt med vævet. Vi kan meget hurtigt opdage, hvis tingene afviger meget fra det forudsagte, og derefter trække [instrumentet] tilbage for at få det af vejen, siger Howe.
Efter at have studeret bevægelsen af rigtige hjerter, udviklede forskerne en skummodel for at teste, om deres enhed øgede behændigheden af en lille gruppe kirurger, der blev bedt om at fastgøre ankre til skummet i bestemte positioner. Howe siger, at kirurgers ydeevne blev væsentligt forbedret, da de brugte bevægelseskompensationssystemet. Uden den var der en langt højere fejlrate, og de kræfter, de anvendte, var også meget højere, siger han. I kliniske omgivelser kan en for stor kraft på klappen beskadige hjertevævet. Howe siger, at systemet tillader kirurger at fastgøre ankrene inden for en til to millimeter fra deres tilsigtede position, hvilket er fint, givet hjertevævets smidighed.
Det er meget lovende forskning, siger Cenk Cavusoglu , lektor i elektroteknik og datalogi ved Case Western Reserve University. Cavusoglu arbejder på et lignende system for at give kirurger mulighed for at udføre koronar-arterie-bypass-operationer. Selvom selve proceduren er ret anderledes, er behovet for bevægelseskompensation det samme. Cavusoglu siger, at han er imponeret over det enkle design af ventilreparationsværktøjet og over forskernes resultater indtil videre.
Shelten Yuen , en ph.d.-studerende fra Harvard, der arbejdede på bevægelseskompensationssystemet, siger, at de indledende dyreforsøg allerede er begyndt. Men der er stadig meget arbejde at gøre for at perfektionere værktøjet. Der er stor interesse fra min side i forhold til at inkorporere yderligere sensorer, såsom elektrokardiogrammer og kraftsensorer, siger Yuen.
Romuald Ginhoux, en medicinsk software systemanalytiker hos Median teknologier , i Frankrig, er enig i, at yderligere sensorer kunne gøre systemet mere præcist. Ginhoux var også imponeret over enhedens lille størrelse, som er omtrent lige så stor som en loddekolbe. Ginhoux fortæller, at han tilbage i 2003 arbejdede på lignende robotter til hjerteoperationer, men at de var på størrelse med en rigtig arm.
Yuen siger, at han håber at gøre enheden endnu mindre og lettere, så den vil reagere bedre på lette tryk, hvilket giver kirurger en bedre fornemmelse for hjertevævet.