Os cientistas desenvolvem o método novo para detectar vasos sanguíneos dentro dos tumores

Durante a cirurgia neuroendoscopic de, por exemplo, os tumores cerebrais, as características do espaço de funcionamento, geralmente mais estreitas do que aquela da outra cirurgia endoscópica, são determinados pela inspecção visual através do endoscópio. Contudo, quando sangrar ocorre, o local cirúrgico é coberto no sangue, interrompendo o visualização. O cirurgião pode pretender resect um tumor com hemorragia mínima mas pode involuntàriamente cortar um vaso sanguíneo no tumor que não poderia ser confirmado visualmente. Conseqüentemente, a identificação da presença de vasos sanguíneos durante a resseção do tumor cerebral é crítica. Até agora, um número de estudos desenvolveram métodos para detectar vasos sanguíneos invisíveis. Todavia, uma revelação mais adicional de tais métodos é crucial.

Na cirurgia laparoscopic, os vasos sanguíneos podem ser detectados usar uma força/sistema de feedback tátil. Contudo, na neurocirurgia, é difícil detectar vasos sanguíneos usando a força existente/método tátil do feedback porque a espessura dos vasos sanguíneos do alvo é diferente daquela na cirurgia laparoscopic. Além, durante a resseção do tumor cerebral sob um neuroendoscope, o local cirúrgico é coberto frequentemente no sangue mesmo com o sangramento menor desde que o espaço de funcionamento é muito estreito.

Resultados

Os cientistas no campos da engenharia mecânica e da medicina na universidade de Kanazawa colaboraram para desenvolver um método para detectar vasos sanguíneos dentro dos tumores que são de outra maneira visualmente indetectáveis. Previamente desenvolveram um manipulador cirúrgico do robô com um sistema de feedback da força e demonstraram os benefícios do sistema na neurocirurgia. Contudo, a detecção de vasos sanguíneos usando a força existente/sistema de feedback tátil é difícil na neurocirurgia como descrito acima.

Neste estudo, desenvolveram um método de detecção novo do vaso sanguíneo que usasse um sistema cirúrgico do robô do mestre-escravo) com um sensor da força no segmento de funcionamento. O método detecta a pulsação do sangue baseada em força emocionante.

Se há uma artéria fina em um tumor, a pulsação de tal artéria deve ser detectada aplicando um sensor apropriado da força ao prendedor. Contudo, desde que a dureza dos tumores varia em grande medida, tal pulsação que detecta o sistema deve ser aplicável aos tumores macios e aos tumores duros. Além, desde que a pulsação arterial é muito menor do que a força tumor-emocionante, tais sistemas do sensor devem poder detectar mesmo mudanças pequenas da força ao prender um tumor e ter um tempo de resposta adequado para detectar a pulsação.

Neste estudo, um prendedor do diâmetro de 3 milímetros foi desenvolvido segundo as indicações de figura 1 saiu. O sensor da força integrado no prendedor detecta e grava a pulsação de uma artéria em um tumor e na força emocionante quando o prendedor prende um tumor. Desde que a pulsação humana é aproximadamente 70 pela acta, o intervalo de tempo da medida da força foi ajustado a 5 milissegundos. Como visto no segundo painel da esquerda de figura 1, a pulsação foi detectada e sua freqüência poderia ser medida.

Um tumor macio ou duro simulado foi feito do gel do uretano com sal adicionado 10% ou da borracha de silicone. A dimensão de um tumor simulado era 3 × do × 3 10 milímetros, e no centro ao longo da linha central longa, a tubulação da borracha de silicone (raio = 0,5 milímetros e espessuras = 0,1 milímetros) foi introduzida como uma artéria simulada. Os módulos Young) do gel do uretano e da borracha de silicone, medidos em uma experiência preliminar, eram o kPa 6 e 38, respectivamente. Em um estudo da análise fluida no aneurisma cerebral, o módulo Young de uma parede normal do vaso sanguíneo no cérebro foi encontrado para ser 1 MPa, quando aquele da câmara de ar de borracha de silicone medida em uma experiência preliminar era MPa 1,9. A água foi passada através desta artéria modelo com uma pulsação de 1,2 hertz para simular a circulação sanguínea.

O prendedor com um ângulo da abertura de 34° foi designado para ser 0° e a velocidade de fechamento foi ajustada. Um dos resultados com gel do uretano é mostrado em figura 2. Com gel do uretano, um tumor macio simulado, pulsação foi detectado em 30° (abertura 4°). Por outro lado, com borracha de silicone como um tumor duro simulado, a pulsação foi detectada em 15-25° (abertura 9-19°).

Perspectivas futuras

Assim, os cientistas eram bem sucedidos em detectar a pulsação de uma artéria simulada do cérebro do diâmetro de 1 milímetro em tumores macios e duros simulados. Embora apresentem somente resultados básicos na detecção do sangue pulsem tumores simulados interior durante o processo emocionante, eles acreditem que este sistema novo será útil para cirurgiões. Se o cirurgião suspeita a existência de vasos sanguíneos dentro de um tumor, a seguir prender o tumor pode ser prolongada para determinar pulsos do sangue na onda emocionante da força do manipulador. Embora a precisão da detecção e a velocidade deste método precisem de ser melhoradas, deve ser eficaz em evitar a hemorragia durante a resseção do tumor, assim fornecendo uma rota para a resseção do tumor.

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.