Gehirnchirurgie durch die Wange - ein neuer Weg, um schwere Epilepsie zu heilen

Für diejenigen, die am stärksten betroffen , Behandlung Epilepsie invasive , gefährlich und mit einer langen Erholungsphase - bedeutet das Bohren durch den Schädel tief in das Gehirn den kleinen Bereich, wo die Anfälle entstehen zu zerstören.

Vor fünf Jahren ein Team von Ingenieuren Vanderbilt fragte sich : Ist es möglich, epileptische Anfälle in eine weniger invasive Art und Weise anzugehen? Sie beschlossen , es wäre möglich . Da der Bereich des Gehirns beteiligt ist der Hippocampus , der an der Unterseite des Gehirns befindet , sie eine Robotervorrichtung , die durch die Backe von unten , die mit vermeidet durch den Schädel gebohrt und stößt und tritt in das Gehirn zu entwickeln könnte viel näher auf den Zielbereich .

Um dies zu tun , jedoch bedeutete die Entwicklung einer Formgedächtnislegierung , die Nadel präzise entlang einer kurvigen Strecke und einem Roboter- Plattform, die im Inneren des starken magnetischen Feld, das durch ein arbeiten kann gesteuert werden können MRI Scanner.

Die Ingenieure haben einen funktionierenden Prototyp , der in einer Live-Demonstration dieser Woche auf der Fluid Power Innovation und Forschungskonferenz in Nashville von David Comber , der Doktorand im Maschinenbau , die viel von der Gestaltung der Arbeit tat ​​enthüllt wurde entwickelt.

Das Geschäft Ende der Vorrichtung ist ein 1,14 mm Nickel-Titan- Nadel , die wie ein mechanischer Bleistift arbeitet mit konzentrischen Rohren , von denen einige gekrümmt sind , daß die Spitze einen gekrümmten Weg in das Gehirn folgen kann. ( Im Gegensatz zu vielen gemeinsamen Metallen ist Nickel-Titan mit MRT kompatibel. ) Mit Druckluft , eine Roboterplattform kontrolliert steuert und bewegt die Nadel Segmente einen Millimeter zu einem Zeitpunkt.

Kämmmaschine nach haben sie die Genauigkeit des Systems im Labor gemessen und festgestellt, dass es besser als 1,18 mm, die für eine solche Operation als ausreichend angesehen wird, ist . Darüber hinaus wird die Nadel in winzigen , Millimeterschritteeingesetzt, so kann der Chirurg seine Position durch Durchführen aufeinander MRT verfolgen.

Laut Professor für Maschinenbau Eric Barth , der das Projekt leitete , die nächste Stufe in der chirurgischen Roboterentwicklungist mit Leichen testen. Er schätzt, es könnte in Operationssälen innerhalb des nächsten Jahrzehnts sein .

Um mit dem Design begann das Team mit Fähigkeiten , die sie bereits hatten .

"Ich habe eine Menge Arbeit in meiner Karriere über die Kontrolle von Druckluftsystemen getan", sagte Barth . "Wir wussten, dass wir diese Fähigkeit , um einen Roboter in der MRI-Scanner haben , etwas zu tun, in einer Weise, dass andere Roboter nicht . Dann dachten wir , " Was können wir tun , das wäre die höchste Wirkung haben ? ' "

Zur gleichen Zeit , war Professor für Maschinenbau Robert Webster , ein System von lenkbaren chirurgischen Nadeln entwickelt. "Die Idee für diese entstand, als Eric und ich waren auf dem Flur 1 Tag reden und wir dachten , dass sein Know-how in der Pneumatik war perfekt für den MRI-Umgebung und könnte mit den lenkbaren Nadeln ich gearbeitet kombiniert werden ", sagte Webster .

Die Ingenieure identifiziert Epilepsie-Chirurgie als ideale , high-impact -Anwendung durch Gespräche mit Associate Professor of Neurological Surgery Joseph Neimat . Sie lernten, dass derzeit Neurowissenschaftler nutzen die Durch-die - Wange Ansatz für die Implantat -Elektroden in das Gehirn, um die Gehirnaktivität zu verfolgen und zu identifizieren, den Speicherort für die epileptischen Anfälle entstehen . Aber die geraden Nadeln , die sie verwenden können den Source-Bereich nicht erreichen , so müssen sie durch den Schädel bohren und führen Sie die Nadel verwendet, um die Fehlverhalten Neuronen durch die Oberseite des Kopfes zu zerstören.

Comber und Barth beschattet Neimat durch Gehirnoperationen zu verstehen, wie ihr Gerät in der Praxis funktionieren .

"Die Systeme haben wir jetzt , dass wir uns vorstellen Sonden in das Gehirn - sie befassen sich mit geraden Linien und werden nur von Hand geführt ", sagte Neimat . "So ein System haben, mit einer gebogenen Nadel und unbegrenzten Zugang wäre minimal-invasive Operationen zu machen. Wir könnten einen dramatischen Operation mit nicht mehr als ein Nadelstich in die Wange zu tun. "

Die Ingenieure haben das System so ausgelegt, dass ein Großteil davon kann unter Verwendung von 3 - D-Druck , um den Preis niedrig zu halten, durchgeführt werden. Dies wurde durch die Zusammenarbeit mit Jonathon Slightam und Vito Gervasi an der Milwaukee School of Engineering , die in neuartigen Anwendungen für additive Fertigung spezialisiert erreicht .


Dies ist ein Mock-up eines Patienten in einem MRI- Maschine, die , wie die chirurgische Roboter, der Epilepsiechirurgie durch die Wange durchführen eingerichtet zeigt .
Bildnachweis : David Comber , Vanderbilt University