Robô operado por joystick pode ajudar cirurgiões a tratar derrames remotamente

Os engenheiros do MIT desenvolveram um sistema telerrobótico para ajudar os cirurgiões a tratar rápida e remotamente pacientes que sofrem um derrame ou aneurisma. Com um joystick modificado, os cirurgiões de um hospital podem controlar um braço robótico em outro local para operar com segurança um paciente durante uma janela de tempo crítica que pode salvar a vida do paciente e preservar sua função cerebral.

O sistema robótico, cujo movimento é controlado por meio de ímãs, foi projetado para auxiliar remotamente na intervenção endovascular — procedimento realizado em situações de emergência para tratar acidentes vasculares cerebrais causados ​​por um coágulo sanguíneo. Tais intervenções normalmente exigem que um cirurgião guie manualmente um fio fino até o coágulo, onde ele pode limpar fisicamente o bloqueio ou fornecer medicamentos para quebrá-lo.

Uma limitação desses procedimentos é a acessibilidade:os cirurgiões neurovasculares geralmente trabalham em grandes instituições médicas de difícil acesso para pacientes em áreas remotas, principalmente durante a “hora de ouro” – o período crítico após o início de um acidente vascular cerebral, durante o qual o tratamento deve ser administrado para minimizar qualquer dano ao cérebro.

A equipe do MIT prevê que seu sistema robótico possa ser instalado em hospitais menores e guiado remotamente por cirurgiões treinados em centros médicos maiores. O sistema inclui um braço robótico de nível médico com um ímã preso ao pulso. Com um joystick e imagens ao vivo, um operador pode ajustar a orientação do ímã e manipular o braço para guiar um fio magnético macio e fino através de artérias e vasos.

Os pesquisadores demonstraram o sistema em um “fantasma”, um modelo transparente com vasos replicando artérias complexas do cérebro. Com apenas uma hora de treinamento, os neurocirurgiões foram capazes de controlar remotamente o braço do robô para guiar um fio através de um labirinto de vasos para alcançar locais-alvo no modelo.

“Imaginamos que, em vez de transportar um paciente de uma área rural para uma grande cidade, eles poderiam ir a um hospital local onde as enfermeiras poderiam instalar esse sistema. Um neurocirurgião em um grande centro médico poderia assistir imagens ao vivo do paciente e usar o robô para operar naquela hora de ouro. Esse é o nosso sonho futuro”, disse Xuanhe Zhao, professor de Engenharia Mecânica e de Engenharia Civil e Ambiental do MIT. Suas descobertas foram publicadas na Science Robotics .

A cirurgia endovascular é um procedimento especializado e minimamente invasivo que envolve cuidadosamente torcer e guiar um fio médico fino através das artérias e vasos do corpo até um local alvo, de forma a evitar danos às paredes dos vasos. O procedimento normalmente requer anos de treinamento para um cirurgião dominar.

Sistemas robóticos estão sendo explorados como tecnologias assistivas em cirurgia endovascular. Esses sistemas envolvem principalmente acionamentos motores que avançam e retraem um fio enquanto o torce pela vasculatura do corpo.

“Mas ter uma torção de robô com o mesmo nível de sofisticação [como um cirurgião] é um desafio”, disse o principal autor Yoonho Kim. “Nosso sistema é baseado em um mecanismo fundamentalmente diferente.”

O novo sistema da equipe se baseia no trabalho de 2019, no qual eles demonstraram direcionar um fio controlado magneticamente através de um modelo de silicone em tamanho real dos vasos sanguíneos do cérebro. Eles fizeram isso na época usando um ímã de mão, do tamanho de uma lata de sopa, que eles manipulavam manualmente.

Desde então, eles fixaram o ímã na extremidade de um braço robótico de nível médico, que pode ser dirigido usando um pequeno botão de joystick em um mouse. Ao inclinar o joystick, os pesquisadores podem inclinar o ímã em uma orientação que um fio magnético pode seguir. Os botões do mouse controlam um conjunto de acionamentos lineares motorizados, que avançam e retraem o fio para que ele se mova para frente e para trás.

O fio é tão fino e flexível quanto um fio-guia neurovascular convencional, com uma ponta macia e magneticamente responsiva que segue e se dobra na direção de um campo magnético.

A equipe testou o sistema robótico no Laboratório de Cateteres do Massachusetts General Hospital – uma sala de cirurgia com equipamento de imagem médica padrão usado em procedimentos endovasculares. Os pesquisadores instalaram o braço robótico no laboratório, juntamente com um modelo de silicone em tamanho real de vasos sanguíneos. Eles colocaram o joystick, junto com um monitor exibindo um vídeo ao vivo do modelo, em uma sala de controle. A partir daí, um operador assistiu ao vídeo enquanto usava o joystick para orientar remotamente o fio pelas embarcações.

A equipe treinou um grupo de neurocirurgiões para usar o sistema robótico. Após apenas uma hora de treinamento, cada cirurgião foi capaz de operar com sucesso o sistema para guiar o fio através de vasos complexos que são difíceis de navegar com um fio-guia manual.

A equipe também usou o sistema robótico para limpar coágulos simulados em áreas de difícil acesso no modelo. Eles guiaram o fio-guia através dos vasos e em torno de curvas e cantos afiados, para alcançar regiões onde os pesquisadores simulavam coágulos. Uma vez que guiaram o fio para o coágulo, os cirurgiões procederam com métodos endovasculares padrão para enfiar um microcateter ao longo do fio até o local do coágulo. Eles retraíram o fio, deixando o cateter, que então aplicaram para remover com sucesso o coágulo.

“O objetivo principal do fio-guia magnético é chegar ao local de destino com rapidez e segurança, para que dispositivos padrão, como microcateteres, possam ser usados ​​para administrar a terapêutica”, disse Kim. “Nosso sistema é como um desbravador.”

Ele espera que o sistema teleoperado possa ajudar mais pacientes a receberem tratamento urgente. Ele também vê benefícios para os cirurgiões, que normalmente realizam esses procedimentos vasculares na mesma sala que o paciente, enquanto são expostos à radiação de imagens de raios-X.

“Os neurocirurgiões podem operar o robô em outra sala ou mesmo em outra cidade sem exposição repetida a raios-X”, diz Zhao. “Estamos realmente empolgados com o impacto potencial dessa tecnologia na saúde global, já que o acidente vascular cerebral é uma das principais causas de morte e incapacidade a longo prazo”.