211service.com
Winzige Roboter reparieren gebrochene Herzen
Bei Herzpatienten erfordert die Reparatur von Defekten häufig eine Operation am offenen Herzen und eine vorübergehende Lähmung des Organs. Aber eine Reihe von Roboterwerkzeugen, entwickelt von Forscher am Boston Children’s Hospital Chirurgen könnte es schließlich ermöglichen, das Herz durch kleine Einschnitte zu operieren, während das Herz weiter schlägt.
Die Verwendung kleiner Schnitte und das Einführen von Roboterwerkzeugen werden bei vielen Operationen immer häufiger verwendet. Eine solche sogenannte minimal-invasive Chirurgie bietet kürzere Genesungszeiten als eine konventionelle Operation und ein geringeres Infektionsrisiko, da die Schnitte im Körper viel kleiner sind. Im Fall der minimal-invasiven Herzchirurgie mussten Roboterwerkzeuge über Katheter zugeführt werden – glatte, flexible Schläuche, die beispielsweise einen Arterienöffnungsstent tragen können. Da sie jedoch flexibel sind, können Katheter nur geringe Kräfte aufbringen und können schwer präzise zu positionieren sein.
Das Team des Boston Children’s Hospital verwendet stattdessen Roboter mit gebogenen Metallrohren, um eine steifere Plattform für die Werkzeugabgabe im Herzen zu schaffen. Mit Standardverfahren am offenen Herzen können wir Gewebe von einem Bereich in einen anderen ziehen. Das können wir mit einem Katheter nicht. Diese Roboter können eine gewisse Kraft ausüben, sodass sie vieles von dem tun können, was ein Chirurg tut, außer dass sie durch die Blutgefäße navigieren, sagt Pedro del Nido , einem an dem Projekt beteiligten Kinderherzchirurgen.
Die Geräte erreichen das Herz durch einen Einschnitt im Hals, der zur Jugularvene führt. Von dort führen lange, schmale konzentrische Schläuche die chirurgischen Geräte durch die großen Blutgefäße zum Herzen.
Eines der Werkzeuge des Teams kann Löcher im Herzen schließen. Chirurgen schließen solche Löcher normalerweise mit einer Naht bei einem Verfahren, das eine Operation am offenen Herzen und das Anhalten des Herzens erfordert. Das Team von Children's, geleitet von Bioingenieur Pierre Dupont , und seine Mitarbeiter bei Mikrogewebe haben ein metallisches nahtähnliches Gerät entwickelt, das vom Roboter mit konzentrischem Rohr eingesetzt werden kann. Der Schlüssel zur Entwicklung des millimetergroßen Geräts war ein spezialisierter Herstellungsprozess, um die benötigten winzigen Zahnräder, Ketten und Riemenscheiben herzustellen. Die nahtähnliche Vorrichtung durchsticht das Herzgewebe auf jeder Seite des Lochs und streckt Flügel aus, die an jedem Gewebestück greifen. Dann bringt ein Ratschenmechanismus die beiden Teile zusammen und verschließt das Loch sofort. In engem Kontakt verschmelzen die Gewebestücke wahrscheinlich miteinander und um das metallische Implantat herum.
Die Dupont-Gruppe ist eines der wenigen Forschungsteams, die versuchen, eine Vielzahl von Werkzeugen an versteckte Stellen im Körper zu bringen, ohne dass große Öffnungen erforderlich sind. Mit diesen Geräten versuchen wir, das Beste aus beiden Welten herauszuholen – d. h. ein minimal-invasives Verfahren, das alle Fähigkeiten eines Chirurgen nutzen kann, sagt Howie Choset, ein Ingenieur an der Carnegie Mellon University, der seine eigene Chirurgie entwickelt Robotergeräte. Wenn Sie das Herz öffnen, können Sie alles Mögliche tun – wir möchten uns diese Fähigkeiten aneignen, ohne einen großen Einschnitt zu machen.
Das Team von Children’s hat die Verschlussvorrichtung an lebenden Schweinen getestet und Chirurgen konnten Löcher in einem aktiv pumpenden Herzen reparieren. Eine der Herausforderungen bei der Operation durch kleine Einschnitte besteht darin, dass der Chirurg nicht direkt sehen kann, wo das Gerät positioniert ist. Daher verwendet das Team eine Kombination aus Echtzeit-Röntgenstrahlen und Ultraschall, um den Roboter im Herzen zu navigieren und den Geräteeinsatz zu überwachen.
Unregelmäßiges Gewebewachstum im Herzen kann die Funktion des Organs beeinträchtigen, daher haben das Team und seine Mitarbeiter auch eine rotierende Schneidevorrichtung für die Spitze des Rohrroboters entwickelt. Das Gerät integriert Spülung und Absaugung von Flüssigkeiten, wichtige Vorgänge bei der Operation eines funktionierenden Herzens.
Wenn Sie innerhalb des schlagenden Herzens ein Gewebestück freischneiden, möchten Sie nicht, dass es entweicht, da es abschießen und eine Arterie verstopfen und möglicherweise einen Schlaganfall verursachen könnte, sagt Dupont. Das Gerät saugt Schmutz an, während es Gewebe abschneidet. Eine weitere Herausforderung in einem blutgefüllten Herzen ist die Gerinnung, eine natürliche Reaktion auf Fremdkörper. Daher spült das Gerät die Gewebetrümmer mit einer gerinnungshemmenden Kochsalzlösung, um ein Verstopfen des Roboters zu verhindern.
Bisher wurde das Schneidegerät nur an Schweineherzen auf einem Labortisch getestet. Aber die Gruppe plant, es bald an lebenden Schweinen zu testen.