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Piccoli robot riparano cuori spezzati
Per i pazienti cardiaci, la riparazione dei difetti spesso richiede un intervento chirurgico a cuore aperto e una paralisi temporanea dell'organo. Ma una serie di strumenti robotici sviluppati da ricercatori al Boston Children's Hospital potrebbe eventualmente consentire ai chirurghi di operare sul cuore attraverso piccole incisioni mentre il cuore continua a battere.
L'uso di piccole incisioni e l'inserimento di strumenti robotici sono sempre più comuni in molti tipi di chirurgia. Tale cosiddetta chirurgia mininvasiva offre tempi di recupero più rapidi rispetto alla chirurgia convenzionale e un rischio ridotto di infezione, perché i tagli nel corpo sono molto più piccoli. Nel caso della chirurgia cardiaca minimamente invasiva, gli strumenti robotici dovevano essere forniti da cateteri: tubi lisci e flessibili che possono trasportare, ad esempio, uno stent per l'apertura dell'arteria. Ma poiché sono flessibili, i cateteri possono erogare solo piccole quantità di forza e possono essere difficili da posizionare con precisione.
Il team del Boston Children's Hospital utilizza invece robot con tubi metallici curvi per creare una piattaforma di consegna degli strumenti più rigida all'interno del cuore. Con le procedure standard a cuore aperto, possiamo estrarre il tessuto da un'area all'altra. Non possiamo farlo con un catetere. Questi dispositivi robotici possono esercitare una certa forza, quindi sono in grado di fare molto di ciò che fa un chirurgo, tranne che si muovono attraverso i vasi sanguigni, afferma Pedro del Nido , cardiochirurgo pediatrico coinvolto nel progetto.
I dispositivi raggiungono il cuore attraverso un'incisione nel collo che porta alla vena giugulare. Da lì, tubi concentrici lunghi e stretti portano i dispositivi chirurgici al cuore attraverso i grandi vasi sanguigni.
Uno degli strumenti del team può chiudere i buchi nel cuore. I chirurghi in genere chiudono tali fori con una sutura in una procedura che richiede un intervento chirurgico a cuore aperto e l'arresto del cuore. Il team di Children's, guidato da bioingegnere Pierre Dupont , e i suoi collaboratori a Microtessuto hanno sviluppato un dispositivo metallico simile a una sutura che può essere distribuito dal robot a tubo concentrico. La chiave per lo sviluppo del dispositivo in scala millimetrica è stato un processo di produzione specializzato per realizzare i minuscoli ingranaggi, catene e pulegge necessari. Il dispositivo simile a una sutura perfora il tessuto cardiaco su ciascun lato del foro ed estende le ali che si aggrappano a ciascun pezzo di tessuto. Quindi un meccanismo a cricchetto unisce i due pezzi, sigillando immediatamente il foro. Ora a stretto contatto, i pezzi di tessuto probabilmente si fondono insieme e attorno all'impianto metallico.
Il gruppo Dupont è uno dei pochi gruppi di ricerca che cerca di portare un ricco set di strumenti in luoghi nascosti del corpo senza la necessità di grandi aperture. Con questi dispositivi, stiamo cercando di ottenere il meglio da entrambi i mondi, ovvero una procedura minimamente invasiva che può utilizzare tutte le abilità di un chirurgo, afferma Howie Choset, un ingegnere della Carnegie Mellon University che sta sviluppando il proprio intervento chirurgico dispositivi robotici. Quando apri il cuore, puoi fare un sacco di cose: vogliamo acquisire quelle capacità senza fare una grande incisione.
Il team di Children's ha testato il dispositivo di chiusura su maiali vivi e i chirurghi sono stati in grado di riparare i fori in un cuore che pompava attivamente. Una delle sfide dell'operare attraverso piccole incisioni è che il chirurgo non può vedere direttamente dove è posizionato il dispositivo. Quindi il team utilizza una combinazione di raggi X e ultrasuoni in tempo reale per navigare nel robot all'interno del cuore e monitorare l'implementazione del dispositivo.
La crescita irregolare del tessuto all'interno del cuore può ostacolare la funzione dell'organo, quindi il team e i suoi collaboratori hanno anche sviluppato un dispositivo di taglio rotante per la punta del robot a tubo concentrico. Il dispositivo integra irrigazione e aspirazione di liquidi, processi importanti quando si opera su un cuore funzionante.
All'interno del cuore che batte, se tagli un pezzo di tessuto, non vuoi che scappi perché potrebbe sparare e tappare un'arteria, forse causare un ictus, dice Dupont. Il dispositivo aspira i detriti mentre taglia via il tessuto. Un'altra sfida in un cuore pieno di sangue è la coagulazione, una reazione naturale al materiale estraneo. Quindi il dispositivo irriga i detriti di tessuto con una soluzione salina che previene la formazione di coaguli per prevenire l'intasamento nel robot.
Finora, il dispositivo di taglio è stato testato solo su cuori di maiale su un banco da laboratorio. Ma il gruppo ha in programma di testarlo presto su maiali vivi.