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Aproximação nova para alcançar o a maioria lugar fisiológicos do difícil-à-acesso

Uma equipe conduzida pelo professor Silvano Martel no laboratório de Polytechnique Montréal Nanorobotics desenvolveu uma aproximação nova a abordar um dos desafios os mais grandes da cirurgia endovascular: como alcançar o a maioria lugar fisiológicos do difícil-à-acesso. Sua solução é uma plataforma robótico que use o campo da franja gerado pelo ímã superconducting de um varredor clínico (MRI) da ressonância magnética para guiar instrumentos médicos através de umas estruturas vasculares mais profundas e mais complexas. A aproximação foi demonstrada com sucesso in vivo, e é o assunto de um artigo apenas publicado na robótica da ciência.

Quando um pesquisador “pensar fora da caixa”--literalmente

Imagine ter que empurrar tão finamente um fio quanto um cabelo humano mais profundo e mais profundo dentro de uma câmara de ar muito longa, muito estreita completamente das torções e das voltas. A falta do fio da rigidez, junto com as forças de fricção exercidas nas paredes da câmara de ar, tornará eventualmente a manobra impossível, com o fio que termina dobrado acima nse e colado em uma volta da câmara de ar. Este é exactamente o desafio que enfrenta os cirurgiões que procuram executar mìnima procedimentos invasores em umas partes nunca-mais profundas do corpo humano dirigindo um guidewire ou a outra instrumentação (tal como um cateter) através das redes estreitas, tortuosas de vasos sanguíneos.

É possível, contudo, aproveitar uma força puxando direccional para complementar a força de empurrão, opor as forças de fricção dentro do vaso sanguíneo e movendo o instrumento muito mais distante. A ponta do dispositivo é magnetizada, e puxada avante dentro das embarcações pela força da atracção de um outro ímã. Somente um ímã superconducting poderoso fora do corpo do paciente pode fornecer a atracção extra necessário para dirigir na medida do possível o dispositivo magnetizado. Há uma parte de equipamento moderno do hospital que pode jogar esse papel: um varredor de MRI, que tenha um ímã superconducting que gere dez de um campo dos milhares de épocas mais fortes do que aquela da terra.

O campo magnético dentro do túnel de um varredor de MRI, contudo, é uniforme; isto é chave a como a imagem lactente paciente é executada. Essa uniformidade levanta um problema: para puxar a ponta do instrumento através das estruturas vasculares do labirinto, o campo magnético de guiamento deve ser modulado à grande amplitude possível e então ser diminuído o mais rapidamente possível.

Meditando esse problema, o professor Martel teve a ideia de usar não o campo magnético principal actual dentro do túnel da máquina de MRI, mas o campo assim chamado da franja fora da máquina.

Os fabricantes de varredores de MRI reduzirão normalmente o campo da franja ao mínimo. O resultado é um campo da muito-alto-amplitude que deteriore muito ràpida. Para nós, esse campo da franja representa uma solução excelente que seja distante superior às melhores aproximações magnéticas existentes da orientação, e está em um espaço periférico conducente às intervenções da humano-escala. Para o melhor do nosso conhecimento, isto é a primeira vez que um campo da franja de MRI estêve usado para uma aplicação médica.”

Professor Silvano Martel, laboratório de Polytechnique Montréal Nanorobotics

Mova o paciente um pouco do que o campo

Para dirigir profundamente um instrumento dentro dos vasos sanguíneos, é não somente uma força forte da atracção exigida, mas essa força deve ser orientada para puxar a ponta magnética do instrumento em vários sentidos dentro das embarcações. Devido ao tamanho e ao peso do varredor de MRI, é impossível movê-lo para mudar o sentido do campo magnético. Para obter em torno dessa edição, o paciente é movido à proximidade da máquina de MRI pelo contrário. A plataforma desenvolvida pela equipe do professor Martel usa uma tabela robótico posicionada dentro do campo da franja ao lado do varredor.

A tabela, projetada por Arash Azizi--o autor principal do artigo e de um candidato da engenharia biomedicável PhD cujo o conselheiro da tese seja professor Martel--pode mover-se em todos os machados para posicionar e orientar o paciente de acordo com o sentido em que o instrumento deve ser guiado através de seu corpo. A tabela muda automaticamente o sentido e a orientação para posicionar óptima o paciente para as fases sucessivas dos agradecimentos da viagem do instrumento a um sistema que trace as forças direccionais do campo magnético do varredor de MRI--uma técnica que o professor Martel dublou a navegação do campo da franja (FFN).

In vivo um estudo de FFN com traço do raio X demonstrou a capacidade do sistema para a direcção eficiente e mìnima invasora de instrumentos extremamente de pequeno diâmetro profundamente dentro das estruturas vasculares complexas que eram até aqui métodos conhecidos de utilização inacessíveis.

Robôs ao salvamento dos cirurgiões

Esta solução robótico, que outperforms extremamente procedimentos manuais assim como plataformas campo-baseadas magnéticas existentes, permite procedimentos interventional endovascular em muito profundamente, e conseqüentemente actualmente inacessível, regiões do corpo humano.

O método promete alargar possibilidades para a aplicação dos vários procedimentos médicos que incluem o diagnóstico, a imagem lactente e tratamentos locais. Entre outras coisas, poderia servir para ajudar a cirurgiões nos procedimentos que exigem menos métodos invasores possíveis, incluindo o tratamento dos danos cerebrais tais como um aneurisma ou um curso.

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.