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Approccio novello per raggiungere il la maggior parte posizioni fisiologiche di difficile--Access

Un gruppo piombo dal professor Sylvain Martel al laboratorio di Polytechnique Montréal Nanorobotics ha sviluppato un approccio novello ad affrontare una di più grandi sfide di ambulatorio endovascular: come raggiungere il la maggior parte posizioni fisiologiche di difficile--Access. La loro soluzione è una piattaforma robot che usa il campo della frangia generato dal magnete superconduttore di uno scanner clinico (MRI) di imaging a risonanza magnetica per guidare gli strumenti medici attraverso le strutture vascolari più profonde e più complesse. L'approccio è stato dimostrato con successo in vivo ed è l'argomento di articolo pubblicato appena in robotica di scienza.

Quando un ricercatore “pensa creativo„--letteralmente

Immagini devono spingere leggermente un collegare come capelli umani più profondi e più profondi dentro un tubo molto lungo e molto stretto in pieno delle torsioni ed i giri. La mancanza del collegare di rigidità, con le forze di attrito esercitate sulle pareti del tubo, finalmente renderà la manovra impossibile, con finire del collegare profilatura su se stesso ed attaccato ad un giro del tubo. Ciò è esattamente la sfida che affronta i chirurghi che cercano di eseguire come minimo le procedure dilaganti nelle parti sempre più profonde del corpo umano dirigendo un guidewire o l'altra strumentazione (quale un catetere) attraverso le reti strette e tortuose dei vasi sanguigni.

È possibile, tuttavia, sfruttare una forza di trazione direzionale per complementare la forza di spinta, ricambiando le forze di attrito dentro il vaso sanguigno e muovendo lo strumento molto lontano. Il suggerimento dell'unità è magnetizzato ed è tirato avanti dentro le imbarcazioni con la forza dell'attrazione di un altro magnete. Soltanto un magnete superconduttore potente fuori dell'organismo del paziente può fornire l'attrazione extra stata necessaria per dirigere l'unità magnetizzata il più distante possibile. C'è un pezzo solo della strumentazione moderna dell'ospedale che può svolgere quel ruolo: uno scanner di MRI, che ha un magnete superconduttore che genera un campo decine di migliaia di volte più forti di quella della terra.

Il campo magnetico dentro il tunnel di uno scanner di MRI, tuttavia, è costante; ciò è chiave a come la rappresentazione paziente è eseguita. Quell'uniformità pone un problema: per tirare il suggerimento dello strumento attraverso le strutture vascolari del labirinto, il campo magnetico guidante deve essere modulato alla più grande ampiezza possibile e poi essere diminuito il più rapidamente possibile.

Riflettendo quel problema, il professor Martel ha avuto l'idea di usando non il campo magnetico principale presente dentro il tunnel del commputer di MRI, ma il cosiddetto campo della frangia fuori del commputer.

I produttori degli scanner di MRI ridurranno normalmente il campo della frangia al minimo. Il risultato è un campo di molto-alto-ampiezza che si decompone molto rapido. Per noi, quel campo della frangia rappresenta una soluzione eccellente che è lontano superiore ai migliori approcci magnetici attuali di orientamento ed è in uno spazio periferico tendente agli interventi del umano-disgaggio. Al meglio della nostra conoscenza, questo è la prima volta che un campo della frangia di MRI è stato usato per un'applicazione medica.„

Il professor Sylvain Martel, laboratorio di Polytechnique Montréal Nanorobotics

Muova il paziente piuttosto che il campo

Per dirigere uno strumento in profondità all'interno dei vasi sanguigni, non solo è una forte forza dell'attrazione richiesta, ma quella forza deve essere orientata per tirare il suggerimento magnetico dello strumento in varie direzioni dentro le imbarcazioni. A causa della dimensione e del peso dello scanner di MRI, è impossible da muoverlo per cambiare la direzione del campo magnetico. Per ottenere intorno a quell'emissione, il paziente è mosso nelle vicinanze del commputer di MRI invece. La piattaforma sviluppata dal gruppo del professor Martel usa una tabella robot posizionata all'interno del campo della frangia accanto allo scanner.

La tabella, progettata da Arash Azizi--l'autore principale dell'articolo e di un candidato di PhD di assistenza tecnica biomedica di cui il Consigliere di tesi è il professor Martel--può muoversi su tutte le asce per posizionare ed orientare il paziente secondo la direzione in cui lo strumento deve essere guidato attraverso il loro organismo. La tabella cambia automaticamente la direzione e l'orientamento per posizionare ottimamente il paziente per le fasi successive di grazie del viaggio dello strumento ad un sistema che mappa le forze direzionali del campo magnetico dello scanner di MRI--una tecnica che il professor Martel ha definito il percorso del campo della frangia (FFN).

Uno studio in vivo di FFN con la mappatura dei raggi x ha dimostrato la capacità del sistema per la direzione efficiente e come minimo dilagante degli strumenti estremamente di diametro basso in profondità all'interno delle strutture vascolari complesse che erano fino ad ora inaccessibili facendo uso dei metodi conosciuti.

Robot al salvataggio dei chirurghi

Questa soluzione robot, che notevolmente supera le procedure manuali come pure alle le piattaforme basate a campo magnetiche attuali, permette alle procedure interventional endovascular in molto in profondità e quindi corrente inaccessibile, regioni del corpo umano.

Il metodo promette di estendere le possibilità per l'applicazione di varie procedure mediche compreso la diagnosi, la rappresentazione ed i trattamenti del locale. Tra l'altro, potrebbe servire a assistere i chirurghi nelle procedure che richiedono i meno metodi dilaganti possibili, compreso il trattamento di lesione cerebrale quali un aneurisma o un colpo.

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.