211service.com
Tiny Robots reparerer knuste hjerter
For hjertepatienter kræver reparation af defekter ofte åben hjerteoperation og midlertidig lammelse af organet. Men et sæt robotværktøjer udviklet af forskere ved Boston Children's Hospital kunne i sidste ende gøre det muligt for kirurger at operere hjertet gennem små snit, mens hjertet fortsætter med at slå.
Brug af små snit og indsættelse af robotværktøjer er mere og mere almindeligt i mange typer operationer. Sådan såkaldt minimalt invasiv kirurgi giver hurtigere restitutionstider end konventionel kirurgi og reduceret risiko for infektion, fordi sårene i kroppen er meget mindre. I tilfælde af minimalt invasiv hjertekirurgi har robotværktøjer skulle leveres af katetre - glatte, fleksible rør, der kan bære for eksempel en arterie-åbnende stent. Men fordi de er fleksible, kan katetre kun levere små mængder kraft og kan være svære at placere præcist.
Holdet på Boston Children's Hospital bruger i stedet buede metalrør-robotter til at skabe en stivere værktøjsleveringsplatform inde i hjertet. Med standard åbenhjerteprocedurer kan vi trække væv fra et område til et andet. Det kan vi ikke med et kateter. Disse robotanordninger kan udøve en vis kraft, så de er i stand til at gøre meget af det, en kirurg gør, bortset fra at de navigerer gennem blodkarrene, siger Pedro del Nido , en pædiatrisk hjertekirurg involveret i projektet.
Enhederne når hjertet gennem et snit i halsen, der fører til halsvenen. Derfra fører lange, smalle koncentriske rør de kirurgiske anordninger gennem de store blodkar til hjertet.
Et af holdets værktøjer kan lukke huller i hjertet. Kirurger lukker typisk sådanne huller med en sutur i en procedure, der kræver åben hjerteoperation og stop af hjertet. Holdet hos Børn, ledet af bioingeniør Pierre Dupont , og dets samarbejdspartnere på Mikrostof har udviklet en metallisk suturlignende enhed, der kan anvendes af den koncentriske rør-robot. Nøglen til at udvikle enheden i millimeterskala var en specialiseret fremstillingsproces til at lave de små tandhjul, kæder og remskiver, der var nødvendige. Den suturlignende enhed gennemborer hjertevævet på hver side af hullet og strækker vinger, der griber ind i hvert stykke væv. Derefter bringer en skraldemekanisme de to stykker sammen og forsegler straks hullet. Nu i tæt kontakt smelter vævsstykkerne sandsynligvis sammen og omkring det metalliske implantat.
Dupont-gruppen er et af få forskerhold, der forsøger at bringe et rigt sæt værktøjer til gemt væk steder i kroppen uden behov for store åbninger. Med disse enheder forsøger vi at få det bedste fra begge verdener - det vil sige en minimalt invasiv procedure, der kan gøre brug af alle en kirurgs færdigheder, siger Howie Choset, en ingeniør ved Carnegie Mellon University, som er ved at udvikle sit eget kirurgiske lægemiddel. robotudstyr. Når du åbner hjertet, er der alle mulige ting, du kan gøre – vi ønsker at tilegne os disse evner uden at lave et stort snit.
Holdet hos Children's har testet lukkeanordningen i levende grise, og kirurger var i stand til at reparere huller i et aktivt pumpende hjerte. En af udfordringerne ved at operere gennem små snit er, at kirurgen ikke direkte kan se, hvor enheden er placeret. Så holdet bruger en kombination af real-time røntgenstråler og ultralyd til at navigere robotten inde i hjertet og til at overvåge enhedens implementering.
Uregelmæssig vævsvækst inde i hjertet kan hæmme organets funktion, så teamet og dets samarbejdspartnere har også udviklet en roterende skæreanordning til spidsen af den koncentriske rørrobot. Enheden integrerer irrigation og sugning af væsker, processer, der er vigtige, når man opererer på et fungerende hjerte.
Inde i det bankende hjerte, hvis du skærer et stykke væv fri, ønsker du ikke, at det skal undslippe, fordi det kan skyde af og tilstoppe en arterie, måske forårsage et slagtilfælde, siger Dupont. Enheden suger snavs ind, mens den skærer væv væk. En anden udfordring i et blodfyldt hjerte er koagulering, en naturlig reaktion på fremmedlegemer. Så enheden skyller vævsrester med en koaguleringsforebyggende saltvandsopløsning for at forhindre tilstopning af robotten.
Indtil videre er skæreapparatet kun blevet testet i grisehjerter på en laboratoriebænk. Men gruppen har planer om snart at teste det i levende grise.