Ny telerobot spesielt utviklet for behandling av blærekreft

I går var det et innslag på NRK om at Ahus ikke har bestilt den operasjonsroboten som urologene hadde blitt lovet. Sykehuset hadde ikke penger. Ahus er det eneste universitetssykehuset i landet uten en Da Vinci, som go’klumpen heter. Men kanskje de kan få noe enda bedre hvis de venter litt til? Se her:

telerobotIngeniører og leger ved universitetene Vanderbilt og Columbia i USA, ledet av Nabil Simaan, førsteamanuensis i maskinteknikk ved Vanderbilt, har utviklet en prototype på en telerobot designet for å kunne settes inn gjennom naturlige åpninger i kroppen – i dette tilfelle urinrøret. Den kan gi kirurger en mye bedre oversikt over blæresvulster slik at de kan diagnostisere dem mer nøyaktig. Roboten er også utviklet for å gjøre det enklere å fjerne svulster fra slimhinnen i blæren, uavhengig av hvor i blæren de befinner seg.

«Da jeg observerte min første transurethrale reseksjon ble jeg overrasket over hvor rå instrumentene er og hvor mye pressing og strekking av pasientens kropp som er nødvendig», sa Simaan. (Hm. Pussig. Jeg har sett en haug med blærereseksjoner men sjelden vært vitne til strekking og pressing på pasientens kropp. Kanskje de brukte gamle operasjonsmetoder eller utstyr ved det sykehuset? Nåvel.)

Den opplevelsen inspirerte uansett ingeniøren til å utvikle et system som bruker mikro-roboter til å utføre denne vanskelige typen kirurgi. Dens funksjoner og muligheter er beskrevet i en artikkel med tittelen “Design and Evaluation of a Minimally Invasive Telerobotic Platform for Transurethral Surveillance and Intervention”  publisert i aprilnummeret av tidsskriftet IEEE Transactions on Biomedical Engineering.

Den spesialiserte teleroboten «tar ikke vurderingen ut av kirurgenes hender, den øker deres evner og forhåpentligvis gir dem kirurgiske superkrefter», kommenterte S. Duke Herrell, førsteamanuensis i urologisk kirurgi og biomedisinsk teknikk, som spesialiserer seg på minimalt invasiv onkologi ved Vanderbilt University Medical Center og samarbeider om dette prosjektet.

Den tradisjonelle metoden, som Simaan observerte, innebærer å sette inn et stivt rør som kalles et resectoskop gjennom urinrøret og inn i blæren. Instrumentet inneholder flere kanaler som tillater sirkulasjon av væske, gir adgang for et endoskop for å kunen se inn, og utskiftbare reseksjonsslynger og andre instrumenter som benyttes for å ta ut vevsprøver for evaluering av hvor ondartet tumoren er, og for å resesere (skjære ut) små tumores. Ved enkelte operasjoner bytter kirurgen ut reseksjonsslyngen med en fiberoptisk laser for å ødelegge kreftcellene.

Selv om endoskopet kan gi en god oversikt over blæren tversover fra åpningen av urinrøret, er inspeksjon av de andre områdene ofte vanskeligere. Det samme gjelder fjerning av svulster i slike mindre tilgjengelige områder.

Dersom en svulst er invasiv og har trengt gjennom muskellaget i blæreveggen, utføres cystektomi hvor man fjerner hele blæren gjennom et snitt i buken. Men når kirurgen vurderer at svulsten er overfladisk – begrenset til blæren – forsøker han å fjerne bare svulsten ved hjelp av et resektoskop.

Blærekreft er så dyrt å behandle delvis fordi svulstene i blæren kan komme igjen og igjen og dermed krever kontinuerlig overvåkning og gjentatte operasjoner. Blant de faktorer som bidrar til denne utholdenheten er vanskeligheten med å nøyaktig identifisere tumorens yttergrenser og ufullstendig fjerning  av alle kreftceller. «Fordi du arbeider gjennom en langt, stivt rør kan dette være en vanskelig prosedyre, spesielt i enkelte områder av blæren», sa Herrell.

Denne teleroboten er utviklet spesielt for å takle slike problemer. Enheten har form og størrelse som en stor termosflaske, likevel er arbeidsstykket bare 5,5 millimeter i diameter og inkluderer en segmentert (leddet) robotarm. Den lille armen kan bøyes gjennom 180 nivåer, hvilket tilllater den å peke i enhver retning inkludert direkte tilbake på sitt eget inngangspunkt. I tuppen av armen er det en hvit lyskilde, en fiberoptisk laser for kauterisering (kauterisering betyr å brenne eller etse for å ødelegge vev eller stanse blødning), et lite kikkertinstrument (fiberskop) for å se inn i blæra sammen med en liten tang for å gripe vev.

Ingeniørene rapporterer at de vil styre posisjoneringen av den øgle-lignende armen med sub- millimeterpresisjon, hvilket er tilstrekkelig for bruk ved operasjoner.

Ved testing opprettet fiberskopet et 10000-pixler bilde som ble videresendt til et elektronisk videokamerasystem  Siden det er styrbart kunne instrumentet gi nærbilder av blæreveggen fra alle foretrukne betraktningsvinkler. Imidlertid avslørte testingen at kameraet bare ga gode bilder på kort avstand. Forskerne mener dette kan korrigeres ved å re-designe fiberskopet eller ved å bytte det ut med en miniatyrkamera-tupp.

Senere planlegger forskerne å inkorporere flere bildeteknikker for å øke muligheten for å identifisere svulstenes yttergrenser. Dette inkluderer et fluorescens-endoskop, et optisk koherens-tomografiinstrument som benytter infrarød stråling for å skaffe bilder med mikrometer-oppløsning av vev, og ultralyd for å forbedre kirurgens naturlige synsinntrykk.

I tillegg til disse observasjonsteknikkene har forskerne gitt robotarmen berøringsfølelse. Ved å benytte en teknikk kjent som «trykk-feedback» er de i stand til å «føle» hvordan instrumentet berører vevet. Normalt vokser svulster inn i det omkringliggende vevet. Doktorgradskandidat ved Vanderbilt Andrea Bajo har brukt dette til å gjøre nye beregninger som får robotarmen til å nøyaktig spore svulstkanten. Han oppnår det ved å plassere enden av instrumentet ved kanten av en tumor og instruere den til å manøvrere i den retningen som holder nøyaktig samme trykk.

«Kirurger kan vanligvis definere kanten av en svulst med en nøyaktighet på en millimeter, men en robot som dette har potensiale for å gjøre dette med sub-millimeterpresisjon, og med tilleggsutstyr kan den finne grenser helt ned på cellenivå, uttalte Herrell.

Forskerne har til hensikt å dra nytte av denne høye graden av presisjon til å programmere roboten til å gjøre hva kirurgene kaller en «en block reseksjon». Da fjernes en hel svulst sammen med en liten brem av normalt vev, alt i en enkelt operasjon. Dette gjøres for å sikre at ingen kreftceller blir værende igjen som kan bli opphav til en ny svulst.

Ingeniørene vil også bruke systemets egenskaper til å bygge inn ulike sikkerhetsforanstaltninger i teleroboten. For eksempel kan operatøren sette en maksimal dybde som laseren skal kunne skjære. Selv om operatørens hender da skulle glippe vil roboten ikke kutte noe dypere.

Disse sikkerhetsreglene er et godt eksempel på Simaans primære forskningsmål: å utvikle kirurgiske robotsystemer som kan føres inn i kroppen og fungere trygt der inne.

 

Vet dere forresten hva som var innledningen til dette presseoppslaget fra universitetets side? Jo: «Selv om blærekreft er den sjette vanligste kreftformen i USA og den dyreste å behandle, har den grunnleggende metoden som leger bruker til å behandle sykdommen ikke endret seg vesentlig på mer enn 70 år.»

Tenk det.

Legg igjen kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert. Obligatoriske felt er merket med *