NIH assegna $3,5 milioni per continuare lo sviluppo del sistema robot per il trattamento dei tumori cerebrali

I ricercatori all'istituto politecnico di Worcester (WPI) ed all'istituto universitario medico di Albany, con i partner corporativi GE Global la Research ed Acoustic MedSystems Inc., hanno ricevuto un quinquennale, premio $3,5 milioni dagli istituti della sanità nazionali (NIH) con il programma di associazione (NCI) dell'Accademico-Industriale degli istituti nazionali contro il cancro, per continuare lo sviluppo di un sistema robot innovatore che, funzionante all'interno di uno scanner di MRI, può consegnare una sonda come minimo dilagante nel cervello per distruggere i tumori cerebrali metastatici con l'ultrasuono terapeutico ad alta intensità nell'ambito di orientamento in tempo reale.

La concessione, il secondo premio principale di NIH per lo sviluppo del sistema, permetterà al gruppo di ricerca di modellare il comportamento del sistema di ablazione di ultrasuono, applicherà il video termico per fornire il feedback in tempo reale sulla consegna della dose, ottimizzerà e verificherà l'efficacia del sistema e certificherà la sua prontezza per i test clinici umani. Il gruppo di ricerca piombo dai ricercatori principali Gregory S. Fischer, PhD, professore associato di assistenza tecnica di robotica e dell'ingegneria meccanica a WPI e Direttore dell'automazione e del laboratorio Interventional della medicina e Julie G. Pilitsis, il MD, il PhD, presidenza del dipartimento della neuroscienza e della terapeutica sperimentale e di professore di neurochirurgia all'istituto universitario medico di Albany.

Fischer e Pilitsis lavoreranno molto attentamente con i due partner corporativi. MedSystems acustico in Savoia, Ill., progetterà, svilupperà e convaliderà la sonda terapeutica aga di stampa ago di stampa (NBTU) di ultrasuono e fornirà il software per prevederlo e gestire. Il centro di ricerca globale di GE in Niskayuna, N.Y., applicherà le capacità di registrazione di immagini termiche per riflettere, in tempo reale, l'ablazione del tessuto del tumore e collaborerà sull'integrazione del sistema robot con il suo scanner clinico di MRI.

Le metastasi del cervello, che sono fra il tipo più comune di tumori cerebrali, accadono quando i cancri primari in altri organi si spargono al cervello. Circa 170.000 nuovi casi sono diagnosticati ogni anno in America settentrionale. Corrente, le sole opzioni del trattamento sono la chemioterapia, radiazione e chirurgia, che hanno successo limitato e possono nuocere al tessuto cerebrale inalterato; inoltre, l'ambulatorio è possibile soltanto quando i tumori sono nelle posizioni accessibili.

Il sistema che è diventato con il premio di NIH adotta un approccio differente al trattamento. Usa (2 millimetri di diametro) una sonda sottile che può essere inserita nel cervello attraverso un piccolo foro ha perforato dentro il cranio e collocato all'interno del tumore. Regolando l'orientamento della sonda e l'output di forza motrice, medici potranno consegnare le dosi di energia ad alta intensità di ultrasuono che sono letali ai tumori, mentre danneggiamento di minimizzazione del tessuto cerebrale circostante. L'energia ad alta intensità di ultrasuono uccide il tessuto riscaldandolo (chiamato ablazione termica), permettendo di usare la capacità di uno scanner di MRI di individuare le emissioni termiche per riflettere la dose consegnata al tumore.

“L'ablazione termica ha indicato il potenziale come efficace trattamento,„ Pilitsis ha detto, “ma le unità disponibili per usando questa terapia presentano le limitazioni severe e non possono trattare tutte le forme, dimensioni e posizioni dei tumori. La nostra speranza è che questo sistema robot integrato l'un giorno potrà fornire a tutti i pazienti di tumore cerebrale un trattamento più sicuro e più accurato.„

La sonda sarà inserita nel cervello con un sistema robot messo a punto da un gruppo di ricerca di WPI piombo da Fischer. La memoria del sistema è un robot capace di funzionamento dentro uno scanner di MRI. Posizionerà ed allineerà la sonda prima che sia inserita nel cervello e poi regolerà la sua profondità e la girerà durante la procedura per conformarsi alla forma del tumore. Per assicurarsi che la sonda sia mirata a precisamente al tumore, l'allineamento del robot deve essere basato sulle scansioni in tempo reale di MRI, piuttosto che le immagini preoperatorie, poiché il cervello può spostarsi mentre il brevetto sta preparando per l'ambulatorio. Le scansioni in tempo reale egualmente sono necessarie per verificare la posizione della sonda nel cervello, mentre a registrazione di immagini termiche basata MRI in tensione sarà usata per riflettere e fornire il feedback sugli effetti dell'ablazione di ultrasuono.

“Il nostro sistema è destinato per fornire molto preciso, controllo a circuito chiuso,„ Fischer ha detto. “Useremo le risonanze magnetiche e la registrazione di immagini termiche in tensione per controllare il reticolo dell'ablazione e per verificarlo e regolare in tempo reale per limitare gli effetti del termale all'area nei limiti del tumore e per assicurarci che stiamo massimizzando le probabilità che stiamo eliminando l'intero tumore, mentre minimizzando le probabilità del tessuto benigno offensivo.„

Poiché questo controllo dipende dalle immagini in tensione, il robot di WPI è stato destinato con attenzione per funzionare all'interno dei confini stretti dello scanner di MRI e per funzionare efficacemente malgrado la presenza di altra tecnologia, compreso le attrezzature dell'anestesia, le spirali della rappresentazione e l'apparecchiatura paziente di video.

Inoltre, perché gli scanner di MRI utilizzano un magnete potente, il robot deve essere fatto senza metalli ferrosi. Sarà costruito pricipalmente dalla plastica e dalla ceramica ed userà i motori piezoelettrici innovatori e l'elettronica su ordinazione di moto-control che generano i livelli molto bassi di disturbo elettrico per evitare interferire con il sistema della rappresentazione di MRI. Inoltre, il robot deve essere progettato in moda da potere sterilizzare tutte le parti che contattano il paziente ed in moda da potere funzionare attendibilmente e sicuro il sistema all'interno di un ambiente chirurgico.

Oltre al robot, il gruppo di WPI, che include i candidati Paulo Carvalho e Katie Gandomi di PhD e ricercatore Christopher Nycz, PhD, egualmente sta sviluppando un regolatore modulare per fare funzionare il robot e funzionerà per integrare il sistema robot con il multiplo altri sistemi, compreso lo scanner di MRI, il software che gestisce la sonda acustica di MedSystems ed il software di percorso 3D. Fischer ha detto che lo scopo è di consegnare un sistema che può essere integrato facilmente nel flusso di lavoro dentro una serie chirurgica. “Quando otteniamo ai test clinici che non potremo avere un esercito degli ingegneri sul sito,„ ha detto. “Così dobbiamo ottenere molto uniformemente al punto in cui tutto funziona molto.„

Alcuno di questo lavoro sarà condotto alla funzione di R & S del PracticePoint di WPI per i sistemi cyberphysical medici, ad una ricerca basata a appartenenza, lo sviluppo e l'alleanza di commercializzazione fondata per avanzare le tecnologie di sanità. Ora in costruzione alla città universitaria della sosta del gateway di WPI, PracticePoint, che nel 2017 ha ricevuto una concessione di corrispondenza $5 milioni dall'amministrazione del Panettiere-Polito di Massachusetts e dalla tecnologia di Massachusetts di collaborazione, avrà scenari clinici di caso di punto-de-pratica--una sala operatoria ibrida, una serie di imaging biomedico, una serie riconfigurabile di cura paziente, un laboratorio di ripristino e una regolazione residenziale--dove astuto gli apparecchi medici ed i sistemi possono essere ricercati, messi a punto ed essere sperimentati. La serie chirurgica della rappresentazione includerà uno scanner fatto dalla sanità di GE, un partner di 3-Tesla MRI dell'industria di memoria in PracticePoint.

“Faremo leva gli impianti a PracticePoint per fare molta nostra prova del sistema, convalida della compatibilità di MRI ed integrazione di sistema,„ Fischer ha detto. “Avere la capacità di condurre questo lavoro qui a Worcester, facendo uso di uno scanner comparabile alla tecnologia in cui i nostri studi preclinici saranno intrapresi, sarà un vantaggio enorme.„

Il sistema robot che è diventato con il premio corrente di NIH è un'evoluzione di un sistema progettato e provato dal gruppo con un quinquennale più iniziale, dell'istituto universitario medico diWPI-Albany il premio $3 milioni dall'agenzia. “Nella prima fase del progetto, abbiamo messo a punto un sistema del proof of concept ed abbiamo dimostrato che ha funzionato come previsto,„ Fischer abbiamo detto. “Con il nuovo premio, possiamo ottimizzare e completamente caratterizzare il sistema, verificarlo con gli studi preclinici ed ottenerlo pronto per uso clinico.„

Mentre il loro fuoco corrente sta consegnando un sistema per il trattamento dei tumori cerebrali con l'ablazione di ultrasuono, Fischer ha detto che il gruppo di ricerca egualmente sta considerando altre domande di loro tecnologia. “Stiamo creando un'unità stereotactic versatile della consegna di neurochirurgia,„ ha detto, “una con le applicazioni potenziali molto più vaste. Per esempio, potremmo usarlo per consegnare altre tecnologie di ablazione, per fare le biopsie, per fare il collocamento dell'elettrodo per stimolo del profondo-cervello e perfino per consegnare la terapeutica quale terapia genica. Questa ricerca ha aperto un mondo delle possibilità emozionanti.„

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