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Approche nouvelle pour atteindre les la plupart emplacement physiologique de difficile-à-accès

Une équipe aboutie par professeur Sylvain Martel au laboratoire de Polytechnique Montréal Nanorobotics a développé une approche nouvelle à aborder un des défis importants de la chirurgie endovasculaire : comment atteindre les la plupart emplacement physiologique de difficile-à-accès. Leur solution est une plate-forme robotisée qui emploie l'inducteur de frange produit par l'aimant supraconducteur d'un balayeur clinique (MRI) d'imagerie par résonance magnétique pour guider les instruments médicaux par des structures vasculaires plus profondes et plus complexes. L'approche avec succès a été expliquée in vivo, et est le sujet d'un article juste publié en robotique de la Science.

Quand un chercheur « pense en dehors du cadre »--littéralement

Imaginez doivent pousser un fil aussi légèrement comme cheveux plus profonds et plus profonds à l'intérieur d'un tube très long et très étroit complètement des torsions et des spires. Le manque du fil de rigidité, avec les forces de friction exercées sur les parois du tube, rendra éventuellement la manoeuvre impossible, avec le fil finissant plié sur lui-même et collé à une spire du tube. C'est exact le défi faisant face aux chirurgiens qui recherchent à exécuter d'une façon minimum des chirurgies invasives dans des parties jamais-profondes du corps humain en guidant un fil de guidage ou toute autre instrumentation (telle qu'un cathéter) par les réseaux étroits et tortueux des vaisseaux sanguins.

Il est possible, cependant, pour armer une force de traction directionnelle pour compléter la force de poussée, contrant les forces de friction à l'intérieur du vaisseau sanguin et déménageant l'instrument beaucoup plus loin. Le bout du dispositif est magnétisé, et le long tiré à l'intérieur des récipients par la force d'attraction d'un autre aimant. Seulement un aimant supraconducteur puissant en dehors du fuselage du patient peut fournir l'attraction supplémentaire requise pour guider le dispositif magnétisé aussi loin que possible. Il y a de l'une seule pièce du matériel moderne d'hôpital qui peut jouer ce rôle : un balayeur d'IRM, qui a un aimant supraconducteur qui produit des dizaines d'un inducteur de milliers de périodes plus intenses que celle de la terre.

Le champ magnétique à l'intérieur du tunnel d'un balayeur d'IRM, cependant, est uniforme ; c'est principal à la façon dont la représentation patiente est exécutée. Cette uniformité pose un problème : pour tirer le bout de l'instrument par les structures vasculaires de labyrinthe, le champ magnétique de guidage doit être modulé à l'amplitude la plus grande possible et puis être diminué aussi rapidement que possible.

Considérant ce problème, professeur Martel a eu l'idée d'employer pas le champ magnétique principal actuel à l'intérieur du tunnel de machine d'IRM, mais le soi-disant inducteur de frange en dehors de la machine.

Les constructeurs des balayeurs d'IRM ramèneront normalement l'inducteur de frange au minimum. Le résultat est un inducteur de très-haut-amplitude qui diminue très rapidement. Pour nous, cet inducteur de frange représente une excellente solution qui est supérieur lointain aux meilleures approches magnétiques existantes de guidage, et elle est dans un espace périphérique favorisant des interventions de humain-écaille. Au meilleur de notre connaissance, c'est la première fois qu'un inducteur de frange d'IRM a été employé pour une application médicale. »

Professeur Sylvain Martel, laboratoire de Polytechnique Montréal Nanorobotics

Déménagez le patient plutôt que l'inducteur

Pour guider un instrument profondément dans des vaisseaux sanguins, est non seulement une force intense d'attraction requise, mais cette force doit être installée pour tirer le bout magnétique de l'instrument dans sens variés à l'intérieur des récipients. À cause de la dimension et poids du balayeur d'IRM, il est impossible de la déménager pour changer le sens du champ magnétique. Pour venir à bout cette édition, le patient est déménagé à proximité de la machine d'IRM au lieu. La plate-forme développée par l'équipe de professeur Martel's emploie une table robotisée positionnée dans l'inducteur de frange à côté du balayeur.

La table, conçue par Arash Azizi--l'auteur important de l'article et d'un candidat du génie biomédical PhD dont le conseiller de thèse est professeur Martel--peut déménager sur toutes les haches pour positionner et installer le patient selon le sens dans lequel l'instrument doit être guidé par leur fuselage. La table change automatiquement le sens et l'orientation pour positionner le patient de façon optimale pour les étapes successives de grâce du voyage de l'instrument à un système qui trace les forces directionnelles du champ magnétique du balayeur d'IRM--une technique que professeur Martel a aboubé la navigation d'inducteur de frange (FFN).

Une étude in vivo de FFN avec le mappage de rayon X a expliqué la capacité du système pour la direction efficace et d'une façon minimum invasive des instruments extrêmement de faible diamètre profondément dans les structures vasculaires complexes qui étaient jusque là inaccessibles suivre des méthodes connues.

Robots au sauvetage des chirurgiens

Cette solution robotisée, qui surpasse grand des procédures manuelles ainsi que des plates-formes inducteur inducteur magnétiques existantes, active des procédures interventionnelles d'endovasculaire dans très profondément, et pour cette raison actuel inaccessible, des régions du corps humain.

La méthode promet d'élargir des possibilités pour l'application des actes médicaux variés comprenant le diagnostic, la représentation et les demandes de règlement locales. Notamment, elle pourrait servir à aider des chirurgiens des procédures exigeant les moins techniques invasives possibles, y compris la demande de règlement du dommage au cerveau tel qu'un anévrisme ou une rappe.

Source:
Journal reference:

Azizi, A., et al. (2019) Using the fringe field of a clinical MRI scanner enables robotic navigation of tethered instruments in deeper vascular regions. Science Robotics. doi.org/10.1126/scirobotics.aax7342.