Gli scienziati mettono a punto il metodo novello per la rilevazione dei vasi sanguigni dentro i tumori

Durante l'ambulatorio neuroendoscopic di, per esempio, i tumori cerebrali, le caratteristiche dello spazio di funzionamento, solitamente più strette di quella dell'altro ambulatorio endoscopico, sono determinati tramite ispezione visiva tramite l'endoscopio. Tuttavia quando sanguinare accade, il sito chirurgico è coperto nel sangue, interrompente la visualizzazione. Il chirurgo può intendere resecare un tumore con l'emorragia minima ma può tagliare involontario un vaso sanguigno nel tumore che non potrebbe essere confermato visivamente. Di conseguenza, l'identificazione della presenza di vasi sanguigni durante la resezione di tumore cerebrale è critica. Finora, una serie di studi hanno messo a punto i metodi per individuare i vasi sanguigni invisibili. Ciò nonostante, ulteriore elaborazione di tali metodi è cruciale.

In ambulatorio laparoscopic, i vasi sanguigni possono essere individuati facendo uso di una forza/sistema di feedback tattile. Tuttavia, in neurochirurgia, è difficile da individuare i vasi sanguigni facendo uso della forza attuale/metodo tattile di feedback perché lo spessore dei vasi sanguigni dell'obiettivo è differente da quello in ambulatorio laparoscopic. Inoltre, durante la resezione di tumore cerebrale nell'ambito di un neuroendoscope, il sito chirurgico è coperto spesso nel sangue anche di spurgo secondario poiché lo spazio di funzionamento è molto stretto.

Risultati

Gli scienziati nei campi dell'ingegneria meccanica e della medicina all'università di Kanazawa hanno collaborato per mettere a punto un metodo per la rilevazione dei vasi sanguigni dentro i tumori che sono altrimenti visivamente inosservabili. Precedentemente hanno sviluppato un manipolatore chirurgico del robot con un sistema di feedback della forza ed hanno dimostrato i vantaggi del sistema in neurochirurgia. Tuttavia, la rilevazione dei vasi sanguigni facendo uso della forza attuale/sistema di feedback tattile è difficile in neurochirurgia come precedentemente descritto.

In questo studio, hanno messo a punto un metodo novello di rilevazione del vaso sanguigno che utilizza un sistema automatico chirurgico parallelo) con un sensore di forza al segmento di funzionamento. Il metodo individua la pulsazione di sangue basata su forza commovente.

Se c'è un'arteria sottile in un tumore, la pulsazione di una tal arteria dovrebbe essere individuata applicandosi un sensore di forza appropriato alla pinza di presa. Tuttavia, poiché la durezza dei tumori varia in gran parte, una tal pulsazione che percepisce il sistema dovrebbe essere applicabile sia ai tumori molli che ai tumori duri. Inoltre, poiché la pulsazione arteriosa è molto più piccola della forza tumore-commovente, tali sistemi del sensore devono potere individuare anche i piccoli cambiamenti della forza mentre afferrano un tumore ed avere un tempo di reazione adeguato per la rilevazione della pulsazione.

In questo studio, una pinza di presa di un diametro da 3 millimetri è stata sviluppata secondo le indicazioni di figura 1 ha andato. Il sensore di forza integrato nella pinza di presa individua e registra la pulsazione di un'arteria in un tumore e nella forza commovente quando la pinza di presa afferra un tumore. Poiché la pulsazione umana è circa 70 al minuto, l'intervallo di tempo della misura della forza è stato fissato a 5 millisecondi. Come si vede nel secondo comitato dalla sinistra di figura 1, la pulsazione è stata individuata e la sua frequenza potrebbe essere misurata.

Un tumore molle o duro simulato è stato fatto dal gel dell'uretano con sale aggiunto 10% o dalla gomma di silicone. La dimensione di un tumore simulato era 3 × del × 3 10 millimetri ed al centro lungo l'asse lungo, la tubatura della gomma di silicone (raggio = 0,5 millimetro e spessori = 0,1 millimetri) è stata inserita come arteria simulata. I moduli di Young) del gel dell'uretano e della gomma di silicone, misurati in un esperimento preliminare, erano kPa 6 e 38, rispettivamente. In uno studio sull'analisi fluida nell'aneurisma cerebrale, il modulo di Young di una parete normale del vaso sanguigno nel cervello è stato trovato per essere 1 MPa, mentre quello del tubo di gomma del silicone misurato in un esperimento preliminare era MPa 1,9. L'acqua è stata passata attraverso questa arteria di modello con una pulsazione di 1,2 hertz per simulare il flusso sanguigno.

La pinza di presa con un angolo di apertura di 34° è stata designata per essere 0° e la velocità di chiusura era regolato. Uno dei risultati con il gel dell'uretano è indicato nella figura 2. Con il gel dell'uretano, un tumore molle simulato, pulsazione è stato individuato a 30° (apertura diaframma 4°). D'altra parte, con la gomma di silicone come tumore duro simulato, la pulsazione è stata individuata a 15-25° (apertura diaframma 9-19°).

Prospettive future

Quindi, gli scienziati riuscivano nella rilevazione della pulsazione di un'arteria simulata del cervello di un diametro da 1 millimetro in tumori molli e duri simulati. Sebbene presentino soltanto i risultati fondamentali sulla rilevazione del sangue pulsino tumori simulati interno durante il trattamento commovente, essi credano che questo nuovo sistema sia utile per i chirurghi. Se il chirurgo sospetta l'esistenza dei vasi sanguigni dentro un tumore, quindi afferrare il tumore può essere prolungata per determinare gli impulsi di sangue nell'onda commovente della forza del manipolatore. Sebbene l'accuratezza di rilevazione e la velocità di questo metodo debba essere migliorata, dovrebbe essere efficace nella prevenzione dell'emorragia durante la resezione del tumore, così fornendo un itinerario per la resezione del tumore.

Source:
Journal reference:

Yokota, H., et al. (2019) Method for the Detection of Tumor Blood Vessels in Neurosurgery Using a Gripping Force Feedback System. Sensors. doi.org/10.3390/s19235157.