NIH concede $3,5 millones para continuar el revelado del sistema robótico para tratar tumores cerebrales

Los investigadores en el instituto politécnico de Worcester (WPI) y la universidad médica de Albany, junto con la investigación global y Acoustic MedSystems Inc. de GE de los socios de la corporación, han recibido un de cinco años, recompensa $3,5 millones de los institutos de la salud nacionales (NIH) con el programa Académico-Industrial (NCI) de la sociedad de los Institutos Nacionales del Cáncer, para continuar el revelado de un sistema robótico innovador que, operando dentro de un analizador de MRI, puede entregar una antena como mínimo invasor en el cerebro para destruir tumores cerebrales metastáticos con ultrasonido terapéutico de alta intensidad bajo dirección en tiempo real.

La concesión, la segunda recompensa mayor de NIH para el revelado de sistema, permitirá al equipo de investigación modelar el comportamiento del sistema de la ablación del ultrasonido, ejecutará la supervisión térmica para ofrecer la reacción en tiempo real en lanzamiento de la dosis, optimizará y verificará la eficacia del sistema, y certificará su disposición para las juicios clínicas humanas. A los investigadores principales Gregory S. Fischer, doctorado, profesor adjunto de la ingeniería de la ingeniería industrial y de la robótica en WPI y director de la automatización y del laboratorio Interventional del remedio, y Julia G. Pilitsis, Doctor en Medicina, doctorado, silla lleva al equipo de investigación del departamento de la neurología y de la terapéutica experimental y del profesor de la neurocirugía en la universidad médica de Albany.

Fischer y Pilitsis trabajarán de cerca con los dos socios de la corporación. MedSystems acústico en la col rizada, Illinois, diseñará, construirá, y validará la antena terapéutica aguja-basada (NBTU) del ultrasonido y ofrecerá el software para visualizarlo y para controlar. El centro de investigación global de GE en Niskayuna, N.Y., ejecutará capacidades de la toma de imágenes térmica para vigilar, en tiempo real, la ablación del tejido del tumor, y colaborará en la integración del sistema robótico con su analizador clínico de MRI.

Las metástasis del cerebro, que están entre el tipo más común de tumores cerebrales, ocurren cuando los cánceres primarios en otros órganos se extienden al cerebro. Cerca de 170.000 nuevos casos se diagnostican cada año en Norteamérica. Actualmente, las únicas opciones del tratamiento son quimioterapia, la radiación, y la cirugía, que tienen éxito limitado y pueden dañar el tejido cerebral inafectado; además, la cirugía es posible solamente cuando los tumores están en situaciones accesibles.

El sistema que es convertido con la recompensa de NIH lleva una diversa aproximación el tratamiento. Utiliza (2 milímetros de diámetro) una antena fina que se pueda insertar en el cerebro a través de un pequeño orificio perforó hacia adentro el cráneo y puesto dentro del tumor. Ajustando el rendimiento de la orientación y de la potencia de la antena, los doctores podrán entregar las dosis de la energía de alta intensidad del ultrasonido que son mortíferas a los tumores, mientras que daño que disminuye al tejido cerebral circundante. La energía de alta intensidad del ultrasonido mata al tejido calentándolo (llamado ablación térmica), permitiendo utilizar la capacidad de un analizador de MRI de descubrir emisiones térmicas para vigilar la dosis entregada al tumor.

La “ablación térmica ha mostrado potencial como tratamiento efectivo,” Pilitsis dijo, “pero los dispositivos disponibles para usar esta terapia tienen limitaciones severas y no pueden tratar todas las formas, tallas, y situaciones de tumores. Nuestra esperanza es que este sistema robótico integrado un día podrá proveer de todos los pacientes del tumor cerebral un tratamiento más seguro, más exacto.”

La antena será insertada en el cerebro con un sistema robótico desarrollado por un equipo de investigación de WPI llevado por Fischer. La base del sistema es un robot capaz de operar dentro de un analizador de MRI. Colocará y alineará la antena antes de que se inserte en el cerebro y entonces ajustará su profundidad y la girará durante el procedimiento para ajustarse a la forma del tumor. Para asegurarse de que la antena esté apuntada exacto en el tumor, la alineación del robot se debe basar en exploraciones en tiempo real de MRI, bastante que imágenes preoperativas, puesto que el cerebro puede cambio mientras que la patente se está preparando para la cirugía. Las exploraciones en tiempo real también se necesitan para verificar la posición de la antena en el cerebro, mientras que la toma de imágenes térmica MRI-basada viva será utilizada para vigilar y para ofrecer la reacción en los efectos de la ablación del ultrasonido.

“Nuestro sistema se diseña para ofrecer muy exacto, mando a circuito cerrado,” Fischer dijo. “Utilizaremos imágenes vivas y toma de imágenes térmica de MRI para controlar la configuración de la ablación y para vigilarla y para ajustar en tiempo real para lindar los efectos la termal al área dentro de los límites del tumor y para asegurarnos de que estamos maximizando las probabilidades que estamos quitando el tumor entero, mientras que disminuyen las ocasiones del tejido no maligno perjudicial.”

Puesto que este mando depende de imágenes vivas, el robot de WPI se ha diseñado cuidadosamente para trabajar dentro de los límites apretados del analizador de MRI y para operar eficazmente a pesar de la presencia de la otra tecnología, incluyendo el equipo de la anestesia, bobinas de la proyección de imagen, y el aparato paciente de la supervisión.

Además, porque los analizadores de MRI utilizan un imán potente, el robot se debe hacer sin los metales ferrosos. Será construido principal de los plásticos y de la cerámica y utilizará los motores piezoeléctricos innovadores y la electrónica de encargo del movimiento-mando que generan niveles muy bajos del ruido eléctrico para evitar interferir con el sistema de la proyección de imagen de MRI. Además, el robot debe ser diseñado para poder esterilizar cualquier pieza que entre en contacto con al paciente y de modo que el sistema pueda operar seguro y con seguridad dentro de un ambiente quirúrgico.

Además del robot, las personas de WPI, que incluye a los candidatos Pablo Carvalho y Katie Gandomi del doctorado y científico Christopher Nycz de la investigación, doctorado, también están desarrollando un controlador aéreo modular para operar el robot y trabajarán para integrar el sistema robótico con múltiplo otros sistemas, incluyendo el analizador de MRI, el software que controla la antena acústica de MedSystems, y el software de navegación 3D. Fischer dijo que la meta es entregar un sistema que se pueda integrar fácilmente en el flujo de trabajo dentro de un paquete quirúrgico. “Cuando conseguimos a las juicios clínicas que no podremos tener un ejército de ingenieros en sitio,” él dijo. “Necesitamos tan conseguir al punto adonde todo se ejecuta muy, muy liso.”

Algo de este trabajo conducto en la instalación del R&D de PracticePoint de WPI para los sistemas cyberphysical médicos, una investigación calidad de miembro-basada, el revelado, y la alianza de la comercialización fundada para avance tecnologías de la atención sanitaria. Ahora bajo construcción en el campus del parque del Gateway de WPI, PracticePoint, que recibió en 2017 una concesión de igualación $5 millones de la administración del Panadero-Polito de Massachusetts y de la tecnología de Massachusetts colaborativas, tendrá decorados clínicos del caso de la punto-de-práctica--una sala de operaciones híbrida, una habitación de la proyección de imagen médica, una habitación reconfigurable de la atención a los pacientes, un laboratorio de la rehabilitación, y una fijación residencial--cuando sea elegante los aparatos médicos y los sistemas pueden ser investigados, ser desarrollados, y ser probados. La habitación quirúrgica de la proyección de imagen incluirá un analizador hecho por la atención sanitaria de GE, socio de 3-Tesla MRI de la industria de la base en PracticePoint.

“Leveraging las instalaciones en PracticePoint para hacer mucha nuestra prueba del sistema, validación de la compatibilidad de MRI, e integración de sistema,” Fischer dijo. “Tener la capacidad de conducto este trabajo aquí en Worcester, usando un analizador comparable a la tecnología en la cual nuestros estudios preclínicos conducto, será una ventaja enorme.”

El sistema robótico que es convertido con la recompensa actual de NIH es una evolución de un sistema diseñado y probado por las personas con un de cinco años anterior, de la universidad médica de WPI-Albany recompensa $3 millones de la dependencia. “En la primera fase del proyecto, desarrollamos un sistema del prueba-de-concepto y demostramos que trabajó como se esperaba,” a Fischer dijimos. “Con la nueva recompensa, podemos optimizar y caracterizar completo el sistema, verificarlo con estudios preclínicos, y conseguirlo listo para el uso clínico.”

Mientras que su foco actual está entregando un sistema para tratar tumores cerebrales con la ablación del ultrasonido, Fischer dijo que el equipo de investigación también está considerando otros usos para su tecnología. “Estamos creando un dispositivo stereotactic versátil del lanzamiento de la neurocirugía,” él dijo, “uno con usos potenciales mucho más amplios. Por ejemplo, podríamos utilizarlo para entregar otras tecnologías de la ablación, para hacer biopsias, para hacer la colocación del electrodo para el estímulo del profundo-cerebro, e incluso para entregar la terapéutica tal como terapia génica. Esta investigación ha abierto un mundo de posibilidades emocionantes.”

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