Fetoscopul robotic magnetic îmbunătățește precizia în chirurgia transfuziei gemelare
În fiecare an, aproximativ 2.400 de copii se nasc ca gemeni în Elveția. Atunci când fătul împărtășește o placentă, aceștia sunt conectați unul de celălalt prin vase de sânge. Dacă circulația sângelui devine dezechilibrată, aceasta poate fi fatală pentru amândoi, deoarece prea mult sânge curge de la un făt la celălalt. Condiția cunoscută sub numele de „sindromul transfuziei gemelare” (TTTS) afectează aproximativ douăzeci până la treizeci de femei pe an în Elveția. Până în prezent, singurul tratament eficient este o operație extrem de complexă, realizată de doar câțiva specialiști la nivel mondial.
Cercetătorii de la ETH Zurich și medicii de la Universitatea din Zurich își propun să faciliteze această operație și să crească rata de succes. În prezent, chirurgii folosesc un fetoscop pentru acest scop – un endoscop delicat destinat procedurilor pe femeile însărcinate. Acesta conține o cameră mică și un canal prin care o fibră subțire ghidează lumina laser către vasele de sânge din placentă. Astfel, chirurgii pot sigila vasele din placentă care conectează cei doi fături.
Cu toate acestea, fetoscoapele utilizate în prezent sunt rigide. În funcție de poziția placentei, poate fi extrem de dificil să se ajungă la toate vasele afectate și să fie sigilate cu laser.
În răspuns la această problemă, cercetătorii și medicii au dezvoltat un fetoscop flexibil cu un diametru de doar 3,2 milimetri, având un capăt ce conține magneți. Trei electromagneți mari, amplasați în afara corpului pacientului, generează un câmp magnetic controlabil, permițându-le să îndoaie capătul fetoscopului, câmpul magnetic fiind complet inofensiv.
Principiul este similar cu cel al unui ac magnetic: la fel cum un ac magnetic se aliniază cu câmpul magnetic al Pământului, magneții din capătul fetoscopului urmează câmpul magnetic generat extern. Dacă sistemul de navigație magnetică își schimbă direcția, capătul instrumentului se mișcă și el. „Am realizat o îndoire de până la 173 de grade. Asta înseamnă că putem ajunge cu ușurință chiar și la vasele greu accesibile”, afirmă Michelle Mattille, cercetătoare postdoctorală și autoare principală a unui articol recent publicat în revista Science Robotics, care prezintă noua platformă robotică.
Vizibilitatea panoramică reprezintă un alt component cheie al platformei robotice. În timpul procedurilor minim invazive, chirurgii pot vedea doar o mică porțiune din zona din jur prin endoscop. Aceasta înseamnă că trebuie să memoreze vasele pe care le-au văzut deja și traiectoriile acestora, ceea ce necesită multă experiență și concentrare.
Noul sistem combină imaginile endoscopice individuale în timp real pentru a forma o imagine panoramică, permițând chirurgului să selecteze acum un țel pe această hartă bidimensională. Fetoscopul navighează apoi automat către acel punct. Medicii, însă, pot prelua controlul în orice moment și pot manevra fetoscopul manual folosind un controller de jocuri PlayStation. Software-ul traduce apoi mișcarea dorită în imaginea camerei în modificarea corespunzătoare a câmpului magnetic.
Mattille a fost surprinsă de cât de mult diferă procedura robotică de chirurgia laser convențională. „Chiar și mâna foarte stabilă a unui chirurg experimentat provoacă o ușoară tremurare a fetoscopului. Platforma noastră robotică, pe de altă parte, stabilizează capătul și îl menține mult mai stabil la locația dorită pentru a coagula vasele cu precizie”, relatează cercetătoarea.
În experimente, participanții au lovit ținte simulate cu o precizie mult mai mare folosind sistemul robotic. „Cu sistemul robotic, deviația a fost de obicei de 140 de micrometri, ceea ce înseamnă că este de peste patru ori mai precis decât instrumentele comparabile convenționale”, afirmă Mattille.
Un experiment pe o oaie însărcinată a reprezentat un pas important spre aplicarea clinică a platformei robotice. Aceasta a marcat prima dată când cercetătorii au părăsit mediul de laborator controlat și au testat dispozitivul în condiții reale. Acum au trebuit să se confrunte cu respirația și ritmul cardiac al animalului, lichidul amniotic tulbure, precum și particulele suspendate și un făt în mișcare.
„Am petrecut un an pregătindu-ne pentru experimentul pe animal, care a durat aproximativ trei ore. Am fost primul grup care a reușit să reproducă cu succes pașii cheie ai procedurii”, afirmă Mattille.
Mattille a dezvoltat platforma ca parte a lucrării sale de doctorat, colaborând cu cercetătorii de la ETH Zurich și cu chirurgii Nicole Ochsenbein de la Spitalul Universitar și Ueli Moehrlen de la Spitalul Universitar pentru Copii din Zurich. Quentin Boehler, care a lucrat la proiect și acum conduce Laboratorul de Robotică Medicală la ETH Zurich, a jucat de asemenea un rol important.
După testele reușite, echipa intenționează acum să dezvolte în continuare platforma pentru utilizarea pe oameni. În acest context, cercetătorii trebuie, în primul rând, să efectueze evaluări suplimentare de siguranță și să rafineze algoritmii pentru a crea un sistem robust pentru utilizarea clinică. În același timp, dezvoltă funcții suplimentare de asistență menite să ofere suport țintit chirurgilor în timpul procedurilor în desfășurare.
Tehnologia ar putea fi utilizată și în alte proceduri. O aplicare posibilă ar fi asistența în navigarea în timpul gastroscopiilor și cistoscopiilor, în timp ce se cartografiază zonele examinate. Acest lucru ar permite, de asemenea, urmărirea precisă a modificărilor în timp. „Cerințele sunt însă oarecum diferite”, spune Mattille. „În loc de o suprafață relativ plată, ca în cazul placentei, aici trebuie cartografiată o cavitate tridimensională.”
Testul in vivo pe animal reprezintă un milestone important pe drumul către proceduri asistate robotic în chirurgia fetală: pentru prima dată, cercetătorii au reușit să demonstreze pașii cheie ai unei proceduri TTTS într-un mediu realist. Pentru Mattille, motivația este clară: „Deși TTTS afectează doar o mică parte din sarcinile gemelare, procedura reprezintă o chestiune de viață și de moarte pentru acești copii.”
