NIH attribue $3,5 millions pour continuer le développement du système robotisé pour traiter des tumeurs cérébrales

Les chercheurs à l'institut polytechnique de Worcester (WPI) et à la faculté de médecine d'Albany, avec la recherche globale et l'Acoustic MedSystems Inc. de GE d'associés d'entreprise, ont reçu un de cinq ans, la récompense $3,5 millions des instituts de la santé nationaux (NIH) par le programme de partenariat (NCI) du l'Universitaire-Industriel des Instituts nationaux du cancer, pour continuer le développement d'un système robotisé novateur qui, fonctionnant dans un balayeur d'IRM, peut fournir une sonde d'une façon minimum invasive dans le cerveau pour détruire des tumeurs cérébrales métastatiques avec l'ultrason thérapeutique à haute intensité sous le guidage en temps réel.

La concession, la deuxième récompense principale de NIH pour le développement de système, permettra à l'équipe de recherche de modéliser le comportement du système d'ablation d'ultrason, mettra en application la surveillance thermique pour fournir le contrôle par retour de l'information en temps réel sur la distribution de dose, optimisera et vérifiera l'efficacité du système, et certifiera son état de préparation pour des tests cliniques humains. L'équipe de recherche est aboutie par des investigateurs principaux Gregory S. Fischer, PhD, professeur agrégé du bureau d'études d'industrie mécanique et de robotique à WPI et directeur de l'automatisation et du laboratoire interventionnel de médicament, et Julie G. Pilitsis, DM, PhD, présidence du service de la neurologie et de la thérapeutique expérimentale et de professeur de la neurochirurgie à la faculté de médecine d'Albany.

Fischer et Pilitsis fonctionneront attentivement avec les deux associés d'entreprise. MedSystems acoustique en la Savoie, Illinois, concevra, établira, et validera la sonde thérapeutique pointeau pointeau (NBTU) d'ultrason et fournira le logiciel pour le concevoir et régler. Le centre de recherche global de GE dans Niskayuna, N.Y., mettra en application des capacités de formation d'images thermiques pour surveiller, en temps réel, l'ablation du tissu tumoral, et collaborera sur intégrer le système robotisé avec son balayeur clinique d'IRM.

Les métastases cérébrales, qui sont parmi le type le plus courant de tumeurs cérébrales, se produisent quand les cancers primaires dans d'autres organes s'écartent au cerveau. Environ 170.000 caisses neuves sont diagnostiquées tous les ans en Amérique du Nord. Actuel, les seules options de demande de règlement sont chimiothérapie, radiothérapie, et chirurgie, qui ont la réussite limitée et peuvent nuire au tissu cérébral inchangé ; de plus, la chirurgie est possible seulement quand les tumeurs sont dans l'emplacement accessible.

Le système étant développé avec la récompense de NIH adopte une approche différente à la demande de règlement. Il emploie (2 millimètres de diamètre) une sonde mince qui peut être insérée dans le cerveau par un petit trou a percé dedans le crâne et mete dans la tumeur. En réglant l'orientation et la puissance de sortie de la sonde, les médecins pourront livrer les doses d'énergie à haute intensité d'ultrason qui sont mortelles aux tumeurs, tandis que les dégâts réduisants à un minimum au tissu cérébral environnant. L'énergie à haute intensité d'ultrason détruit le tissu en le chauffant (ablation thermique appelée), permettant pour employer la capacité d'un balayeur d'IRM de trouver les émissions thermiques pour surveiller la dose fournie à la tumeur.

« L'ablation thermique a montré le potentiel comme traitement efficace, » Pilitsis a dit, « mais les dispositifs procurables pour l'usage de ce traitement ont des limitations sévères et ne peuvent pas traiter tous les formes, tailles, et emplacement des tumeurs. Notre espoir est que ce système robotisé intégré un jour pourra fournir à tous les patients de tumeur cérébrale une demande de règlement plus sûre et plus précise. »

La sonde sera insérée dans le cerveau avec un système robotisé développé par une équipe de recherche de WPI aboutie par Fischer. Le coeur du système est un robot capable du fonctionnement à l'intérieur d'un balayeur d'IRM. Il positionnera et alignera la sonde avant qu'il soit inséré dans le cerveau et puis réglera sa profondeur et la tournera pendant la procédure pour être conforme à la forme de la tumeur. Pour s'assurer que la sonde est avec précision visée à la tumeur, le cadrage du robot doit être basé sur des IRMs en temps réel, plutôt que des images préopératoires, puisque le cerveau peut changer de vitesse pendant que le brevet est préparé pour la chirurgie. Des échographies en temps réel sont nécessaires également pour vérifier la position de la sonde dans le cerveau, alors que la formation d'images thermiques basée sur IRM sous tension sera employée pour surveiller et fournir le contrôle par retour de l'information sur les effets de l'ablation d'ultrason.

« Notre système est conçu pour fournir très précis, contrôle en boucle bloquée, » Fischer a dit. « Nous emploierons des images IRM sous tension et la formation d'images thermiques pour régler la configuration de l'ablation et pour la surveiller et régler en temps réel de loger les effets de thermique à l'endroit dans les limites de tumeur et de s'assurer que nous maximisons la chance que nous retirons la tumeur entière, tout en réduisant à un minimum les possibilités du tissu bénin dommageable. »

Puisque ce contrôle dépend des images sous tension, le robot de WPI a été soigneusement conçu pour fonctionner dans les confins serrés du balayeur d'IRM et pour fonctionner effectivement en dépit de la présence de l'autre technologie, y compris le matériel d'anesthésie, les bobines de représentation, et l'appareillage patient de surveillance.

De plus, parce que les balayeurs d'IRM utilisent un aimant puissant, le robot doit être effectué sans métaux ferreux. Il sera construit principalement des plastiques et de la céramique et emploiera les moteurs piézoélectriques novateurs et l'électronique faite sur commande de mouvement-control qui produisent des concentrations très faibles du bruit électrique pour éviter de nuire le système de représentation d'IRM. De plus, le robot doit être conçu de sorte que toutes les pièces qui contactent le patient puissent être stérilisées et de sorte que le système puisse fonctionner sûrement et en toute sécurité dans un environnement chirurgical.

En plus du robot, l'équipe de WPI, qui comprend les candidats Paulo Carvalho et Katie Gandomi de PhD et le scientifique Christopher Nycz de recherches, PhD, également développe un Contrôleur modulaire pour faire fonctionner le robot et fonctionnera pour intégrer le système robotisé avec le multiple d'autres systèmes, y compris le balayeur d'IRM, le logiciel qui règle la sonde acoustique de MedSystems, et le logiciel de la navigation 3D. Fischer a indiqué que l'objectif est de fournir un système qui peut être facilement intégré dans le flux des tâches à l'intérieur d'une suite chirurgicale. « Quand nous obtenons aux tests cliniques que nous ne pourrons pas avoir des forces terrestres des techniciens sur le site, » il a dit. « Ainsi nous devons obtenir à la remarque où tout fait fonctionner très, très régulièrement. »

Une partie de ce travail sera conduite à l'installation de R&D de PracticePoint de WPI pour des systèmes cyberphysical médicaux, une recherche appartenance appartenance, le développement, et l'alliance de commercialisation fondée pour avancer des technologies de santé. Maintenant en construction au campus de stationnement de la passerelle de WPI, PracticePoint, qui a en 2017 reçu une concession $5 millions assortie de la gestion de Boulanger-Polito du Massachusetts et de la technologie du Massachusetts de collaboration, aura les scénarios cliniques de cas de remarque-de-pratique--une salle d'opération hybride, une suite d'imagerie médicale, une suite reconfigurable de soins aux patients, un laboratoire de rééducation, et un réglage résidentiel--là où sec des matériels médicaux et les systèmes peuvent être recherchés, développés, et vérifiés. La suite chirurgicale de représentation comprendra un balayeur de 3-Tesla IRM effectué par santé de GE, un partenaire de l'entreprise de faisceau dans PracticePoint.

« Nous accroîtrons les installations chez PracticePoint pour faire beaucoup de notre contrôle de système, validation de compatibilité d'IRM, et intégration de système, » Fischer a dit. « Avoir la capacité de conduire ce travail ici à Worcester, utilisant un balayeur comparable à la technologie en laquelle nos études précliniques seront entreprises, sera un avantage énorme. »

Le système robotisé étant développé avec la récompense du courant NIH est une évolution d'un système conçu et vérifié par l'équipe de faculté de médecine de WPI-Albany avec un de cinq ans plus tôt, la récompense $3 millions de l'agence. « Pendant la première phase du projet, nous avons développé un système d'épreuve-de-concept et avons expliqué que cela a fonctionné comme prévu, » Fischer avons dit. « Avec la récompense neuve, nous pouvons optimiser et entièrement caractériser le système, le vérifier avec des études précliniques, et l'obtenir disponible pour l'utilisation clinique. »

Tandis que leur orientation actuelle fournit un système pour traiter des tumeurs cérébrales avec l'ablation d'ultrason, Fischer a dit que l'équipe de recherche examine également d'autres demandes pour leur technologie. « Nous produisons un dispositif stéréotaxique polyvalent de la distribution de neurochirurgie, » il a dit, « un avec des applications possibles beaucoup plus grandes. Par exemple, nous pourrions l'employer pour fournir d'autres technologies d'ablation, pour faire des biopsies, pour faire l'emplacement d'électrode pour la stimulation de profond-cerveau, et pour fournir même la thérapeutique telle que la thérapie génique. Cette recherche a ouvert un monde des possibilités passionnantes. »

Source : https://www.wpi.edu/news/wpi-and-albany-medical-college-developing-robotic-system-treat-brain-tumors