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Robot-Assisted Flexible Needle Steering for Targeted Delivery of Magnetic Agents

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A mani libere: impiegare magneti per guidare sonde flessibili lungo il corpo

Un nuovo concetto di chirurgia robotica potrebbe contribuire a somministrare farmaci e nanobot a parti del corpo inaccessibili con meno danni al paziente.

Salute

Le tecniche minimamente invasive quali la biopsia, la laparoscopia e l’endoscopia hanno reso possibile l’esecuzione di procedure chirurgiche attraverso incisioni piccole o nulle, comportando meno emorragie e una più rapida ripresa del paziente. Tuttavia, permangono sfide quando l’intervento è richiesto in aree del corpo di più difficile accesso. Una soluzione attualmente esplorata dal progetto ROBOTAR, finanziato dall’UE, consiste nell’impiegare strumenti flessibili che possano circolare attorno a tessuti e organi, guidati da bobine magnetiche. «L’idea di base è quella di eseguire una chirurgia mininvasiva in un modo ancor meno invasivo», afferma Sarthak Misra, coordinatore del progetto e docente di robotica chirurgica.

Nuovi percorsi

Lavorando presso l’Università di Twente, nei Paesi Bassi, Misra e il suo team hanno sviluppato il quadro concettuale per un sistema di sonde orientabili per somministrare farmaci o nano-anticorpi a tessuti malati in parti del corpo inaccessibili. «L’area di applicazione è vasta: ogni luogo di difficile accesso, quale il tratto gastrointestinale, il cervello, il cuore; tutti questi organi richiedono generalmente un ricorso alla chirurgia traumatica», spiega Misra. L’impiego di un campo magnetico per l’orientamento permette allo strumento di essere miniaturizzato, poiché non sono più presenti cavi o tendini nel dispositivo. La posizione dello strumento è monitorata attraverso gli ultrasuoni, un’attrezzatura generalmente disponibile all’interno degli ambienti clinici, e un chirurgo ne esegue l’orientamento a distanza, assistito da modelli computazionali, immagini cliniche e tecniche di pianificazione avanzata. L’intero sistema è sufficientemente portatile per essere trasportato all’interno e all’esterno della sala operatoria, in base alle esigenze. Per sviluppare il sistema, Misra e il suo team hanno prima progettato piani specifici al paziente, modellando il percorso necessario alla sonda per poter essere inserita all’interno del tessuto molle per eseguire il trattamento. Le fasi successive hanno coinvolto lo sviluppo di prototipi del controllore di guida, della sonda magnetica flessibile e del sistema di monitoraggio a ultrasuoni. Infine, l’intero sistema è stato composto assieme. «Abbiamo diverse versioni dei prototipi in laboratorio ed erano presenti risultati intermedi», aggiunge Misra. Ciò ha condotto a due sovvenzioni «proof of concept». La prima, INSPIRE, esamina il modo in cui la struttura tridimensionale dello strumento possa essere risolta attraverso sensori a fibra ottica. La seconda, RAMSES, cerca di sviluppare le bobine elettromagnetiche che guideranno lo strumento.

Chirurghi robot

Misra si è occupato precedentemente di robotica spaziale, tra cui i robot Canadarm2 e Dexter a bordo della stazione spaziale internazionale. Ora sta mettendo le sue competenze al servizio di sfide più terrene. «Credo che il futuro ci riserbi lo svolgimento di molte di queste tecniche chirurgiche attraverso robot», osserva. «La valutazione finale spetterà sempre ai medici, ma alcune tecniche di guida richiedono molta coordinazione tra mani e occhi, ed è difficile per loro eseguirle mentre svolgono contemporaneamente una diagnosi». Il lavoro del progetto è stato sostenuto dal Consiglio europeo della ricerca. «Quando ho iniziato a parlarne, sembrava stravagante», osserva Misra. «Si tratta di una grande idea e di un problema ad alto rischio, ma con una potenziale elevata ricompensa per pazienti e medici. Il CER è davvero l’unico modo per sostenere un tale progetto». Oltre alle sovvenzioni «proof of concept», Misra prosegue lo sviluppo dei concetti di ROBOTAR attraverso il progetto MAESTRO, supportato da una sovvenzione di consolidamento del CER, che esaminerà il potenziale di robot iniettabili guidati da campi magnetici e onde acustiche.

Parole chiave

ROBOTAR, robot, strumento, bobina magnetica, ultrasuono, chirurgia, flessibile, laparoscopia, onda acustica, nanobot

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