MIT mühendisleri üzerinde çalıştıkları yeni robotik iplik ile, inme ve diğer beyinle alakalı hastalıklara pıhtı azaltan alternatif bir tedavi üzerinde çalışıyor.
İplik beynin labirent damar sistemi, labrynthine vasculature, gibi dar ve dolambaçlı yollardan aktif olarak kayabiliyor ve manyetik olarak yönlendirilebiliniyor. Gelecekte iplik mevcut endovasküler teknolojilerle eşleştirilerek, doktorların robotu ,hastanın anevrizmaları ve felçlerinde meydana gelen gibi, tıkanıklıkları ve lezyonları hızlı bir şekilde tedavi etmek için hastanın beyin damarlarında uzaktan yönlendirmelerine olanak sağlayabilir.
Doç. Xuanhe Zhao, MIT Üniversitesi, “İnme, Amerika Birleşik Devletleri’nde beş numaralı ölüm ve önde gelen bir sakatlık nedeni. Hastalar akut inme ilk 90 dakika içinde tedavi edilebilirse, hayatta kalma oranları önemli ölçüde artabilir. Bu ‘altın saat’ içinde kan damarı tıkanıklığını tersine çevirecek bir cihaz tasarlayabilirsek, kalıcı beyin hasarını önleyebiliriz. Bu bizim umudumuz.” diyor.
Bu tedavi neden önemli?
Doktorlar genellikle, beyindeki kan pıhtılarını temizlemek için bir cerrahın hastanın ana arterinden genellikle bacak veya kasıktan ince bir tel geçirdiği minimal yayılan bir ameliyat olan endovasküler bir prosedür uygular. X ışınlarını kullanarak kan damarlarını aynı anda görüntüleyen bir fluoroskop tarafından yönlendirilen cerrah, daha sonra teli elle hasarlı beyin damarına doğru döndürür. Etkilenen bölgeye ilaç veya pıhtı alma cihazları iletmek için bir sonda tel boyunca geçirilebilir.
Ekibin bir başka üyesi olan Yoonho Kim, prosedürün fiziksel olarak yoran ve görevde özel olarak eğitilmiş cerrahların fluoroskopiden tekrarlanan radyasyona maruz kalmaya dayanmasını gerektirdiğini söylüyor.
Bu tür prosedürlerde kullanılan teller pasif, yani manuel olarak manipüle edilmeleri gerekir ve hastaya zarar verebilir.
Ekip, laboratuvarlarındaki gelişmelerin hem telin tasarımında hem de endovasküler prosedürleri iyileştirmeye yardımcı olabileceğini fark etti.
Ekibin çalışmaları neler?
Geçtiğimiz yıllar boyunca, ekip bir mıknatısın yönünü takip ederek her iki hidrojelde – çoğunlukla sudan üretilen biyouyumlu malzemeler – ve 3 boyutlu basılmış manyetik olarak çalıştırılan, yalnızca sürünerek, zıplayarak ve hatta bir topu yakalamak için tasarlanabilen malzemeler geliştirdi.
Robotik ipliğin çekirdeği nikel-titanyum alaşımından veya hem nitril hem de yaylı bir malzemeden, “nitinol” den, yapıldı. Büküldüğü zaman şeklini koruyan elbise askısının aksine, bir nitinol tel orijinal şekline dönerek, sıkı, kıvrımlı kapların içinden sarımda daha fazla esneklik sağlar. Ekip telin çekirdeğini, kauçuk parçacıklarından ya da manyetik parçacıklarla gömdüğü mürekkeple kapladı.
Son olarak, manyetik kaplamanın hidrojel ile kaplanması ve bağlanması için daha önce geliştirdikleri temel manyetik parçacıkların yanıt vermesini etkilemeyen ve aynı zamanda telin pürüzsüz, sürtünmesiz, biyouyumlu bir yüzeyle donatılmasını sağlayan kimyasal bir işlem kullandı.
Robotik ipliğin hassasiyetini ve aktivasyonunu, bir kukla ipleri gibi büyük bir mıknatıs kullanarak, ipliği iğne halkasının içinden geçiren bir ipliği hatırlatan küçük halkalardan oluşan bir engel boyunca yönlendirmek için gösterdiler.
Araştırmacılar aynı zamanda ipliği, gerçek bir hastanın beyninin BT taramasından sonra modellenmiş pıhtı ve anevrizmalar dahil olmak üzere beynin ana kan damarlarının yaşam boyu silikon bir kopyasında test ettiler. Ekip, silikon kaplarını, kanın viskozitesini simüle eden bir sıvı ile doldurdu. Ardından, robotu kapların dolambaçlı dar yollarına yönlendirmek için model etrafında büyük bir mıknatısı elle manipüle etti.
Kim, robotik ipliğin işlevsel hale getirilebileceğini, yani özelliklerin eklenebileceğini – örneğin pıhtı düşürücü ilaçlar sağlamak veya lazer ışığıyla tıkanıklıkları gidermek için – söylüyor. Sonraki adımı göstermek için ekip, dişlinin nitinol çekirdeğini bir optik fiber ile değiştirdi ve robotu manyetik olarak yönlendirebileceklerini ve robot bir hedef bölgeye ulaştığında lazeri aktif hale getirebileceklerini buldu.
Bu tedavinin avantajları neler?
Araştırmacılar, hidrojel ile kaplanmış ve hidrojene kaplanmamış robot iplik arasında karşılaştırma yaptı. Hidrojelin dişlinin çok ihtiyaç duyulan, kaygan bir avantaj sağladığını ve sıkışıp kalmadan daha dar alanlarda kaymasını sağladığını buldular. Endovasküler cerrahide, bu özellik, iplik ilerledikçe damar astarlarının sürtünmesini ve yaralanmasını önlemenin anahtarı olacaktır.
Peki bu yeni robot ipliği cerrahları radyasyondan nasıl uzak tutabilir? Kim, manyetik yönden yönlendirilebilen bir telin, cerrahların hastanın tellerini fiziksel olarak hastanın kan damarlarından geçirme zorunluluğunu ortadan kaldırdığını söylüyor. Bu, doktorların bir hastaya ve daha da önemlisi radyasyon üreten fluoroskopa yakın olmaları gerekmeyeceği anlamına geliyor.
Yazıyı toplamak gerekirse;
Tasarlanan iplik bir çok alanda kolaylık sağlayacak. Hastalıklar daha kolay tedavi edilirken, doktorlarında yöntemleri ilerleyecek.
Kim’in dediğine göre, mevcut platformlar manyetik alan uygulayabilir ve fluoroskopi prosedürünü hastaya aynı anda yapabilir. Doktor, manyetik alanı bir joystick ile kontrol eden diğer odada veya hatta farklı bir şehirde olabilir. Umutları bir sonraki adımda robot ipliğimizi yaşayan organizmada test etmek için mevcut teknolojilerden yararlanmak.
Neuroscience News, Robotic thread is designed to slip through the brain’s blood vessels, son güncelleme 28 Ağustos, 2019, https://neurosciencenews.com/robotic-thread-bbb-14822/
Serra İspahani 