Robot yang Dioperasikan dengan Joystick Dapat Membantu Ahli Bedah Mengobati Stroke dari Jarak Jauh

Insinyur MIT telah mengembangkan sistem telerobotik untuk membantu ahli bedah dengan cepat dan jarak jauh merawat pasien yang mengalami stroke atau aneurisma. Dengan joystick yang dimodifikasi, ahli bedah di satu rumah sakit dapat mengontrol lengan robot di lokasi lain untuk mengoperasikan pasien dengan aman selama jangka waktu kritis yang dapat menyelamatkan nyawa pasien dan mempertahankan fungsi otak mereka.

Sistem robot, yang gerakannya dikendalikan melalui magnet, dirancang untuk membantu intervensi endovaskular dari jarak jauh — prosedur yang dilakukan dalam situasi darurat untuk mengobati stroke yang disebabkan oleh bekuan darah. Intervensi semacam itu biasanya memerlukan ahli bedah untuk secara manual mengarahkan kawat tipis ke gumpalan, di mana secara fisik dapat membersihkan penyumbatan atau memberikan obat untuk memecahnya.

Salah satu keterbatasan prosedur tersebut adalah aksesibilitas:Ahli bedah neurovaskular sering berbasis di institusi medis besar yang sulit dijangkau untuk pasien di daerah terpencil, terutama selama "jam emas" - periode kritis setelah serangan stroke, di mana pengobatan harus diberikan untuk meminimalkan kerusakan pada otak.

Tim MIT membayangkan bahwa sistem robotiknya dapat dipasang di rumah sakit yang lebih kecil dan dipandu dari jarak jauh oleh ahli bedah terlatih di pusat medis yang lebih besar. Sistem ini mencakup lengan robot tingkat medis dengan magnet yang terpasang di pergelangan tangannya. Dengan joystick dan pencitraan langsung, operator dapat menyesuaikan orientasi magnet dan memanipulasi lengan untuk memandu kabel magnet yang lembut dan tipis melalui arteri dan pembuluh darah.

Para peneliti mendemonstrasikan sistem dalam "hantu", model transparan dengan pembuluh yang mereplikasi arteri kompleks otak. Hanya dengan satu jam pelatihan, ahli bedah saraf dapat mengontrol lengan robot dari jarak jauh untuk memandu kawat melalui labirin kapal untuk mencapai lokasi target dalam model.

“Kami membayangkan, alih-alih mengangkut pasien dari daerah pedesaan ke kota besar, mereka dapat pergi ke rumah sakit setempat di mana perawat dapat mengatur sistem ini. Seorang ahli bedah saraf di pusat medis besar dapat menonton pencitraan langsung pasien dan menggunakan robot untuk beroperasi pada jam emas itu. Itulah impian masa depan kami,” kata Xuanhe Zhao, Profesor Teknik Mesin dan Teknik Sipil dan Lingkungan di MIT. Temuan mereka telah dipublikasikan di Science Robotics .

Bedah endovaskular adalah prosedur khusus dan minimal invasif yang melibatkan dengan hati-hati memutar dan mengarahkan kawat medis tipis melalui arteri dan pembuluh tubuh ke lokasi target, dengan cara yang menghindari kerusakan dinding pembuluh darah. Prosedur ini biasanya membutuhkan pelatihan bertahun-tahun untuk dikuasai oleh ahli bedah.

Sistem robotik sedang dieksplorasi sebagai teknologi bantu dalam bedah endovaskular. Sistem ini terutama melibatkan penggerak motor yang memajukan dan menarik kabel sambil memutarnya melalui pembuluh darah tubuh.

“Tetapi memiliki putaran robot dengan tingkat kecanggihan yang sama [sebagai ahli bedah] itu menantang,” kata penulis utama Yoonho Kim. “Sistem kami didasarkan pada mekanisme yang berbeda secara fundamental.”

Sistem baru tim dibangun berdasarkan pekerjaan dari 2019, di mana mereka mendemonstrasikan mengarahkan benang yang dikendalikan secara magnetis melalui model silikon seukuran pembuluh darah otak. Mereka melakukannya saat itu menggunakan magnet genggam, seukuran kaleng sup, yang mereka manipulasi secara manual.

Mereka telah menempelkan magnet ke ujung lengan robot tingkat medis, yang dapat dikemudikan menggunakan kenop joystick kecil pada mouse. Dengan memiringkan joystick, peneliti dapat memiringkan magnet dalam orientasi yang dapat diikuti oleh kawat magnet. Tombol pada mouse mengontrol satu set penggerak linier bermotor, yang memajukan dan menarik kabel untuk membuatnya bergerak maju dan mundur.

Kawat ini setipis dan fleksibel seperti kawat pemandu neurovaskular konvensional, dengan ujung yang lembut dan responsif secara magnetis yang mengikuti dan menekuk ke arah medan magnet.

Tim menguji sistem robot di Laboratorium Kateter Rumah Sakit Umum Massachusetts - ruang operasi dengan peralatan pencitraan medis standar yang digunakan dalam prosedur endovaskular. Para peneliti memasang lengan robot di laboratorium, bersama dengan model silikon seukuran pembuluh darah. Mereka mengatur joystick, bersama dengan monitor yang menampilkan video langsung model, di ruang kontrol. Dari sana, seorang operator menonton video sambil menggunakan joystick untuk mengarahkan kabel dari jarak jauh melalui kapal.

Tim melatih sekelompok ahli bedah saraf untuk menggunakan sistem robotik. Setelah hanya satu jam pelatihan, setiap ahli bedah berhasil mengoperasikan sistem untuk memandu kawat melalui pembuluh rumit yang sulit dinavigasi dengan kawat pemandu manual.

Tim juga menggunakan sistem robotik untuk membersihkan bekuan darah yang disimulasikan di area yang sulit dijangkau dalam model. Mereka mengarahkan kawat pemandu melalui kapal, dan di sekitar sudut dan belokan tajam, untuk mencapai daerah di mana para peneliti mensimulasikan gumpalan. Begitu mereka mengarahkan kawat ke bekuan darah, ahli bedah melanjutkan dengan metode endovaskular standar untuk memasang mikrokateter di sepanjang kawat ke lokasi bekuan darah. Mereka menarik kawat, meninggalkan kateter, yang kemudian mereka terapkan untuk berhasil mengeluarkan bekuan darah.

“Tujuan utama dari kawat pemandu magnetik adalah untuk mencapai lokasi target dengan cepat dan aman, sehingga perangkat standar seperti mikrokateter dapat digunakan untuk memberikan terapi,” kata Kim. “Sistem kami seperti pencari jalan.”

Dia berharap bahwa sistem teleoperated dapat membantu lebih banyak pasien menerima perawatan kritis waktu. Ia juga melihat manfaat bagi ahli bedah, yang biasanya melakukan prosedur vaskular seperti itu di ruangan yang sama dengan pasien, sambil terpapar radiasi dari pencitraan sinar-X.

“Ahli bedah saraf dapat mengoperasikan robot di ruangan lain atau bahkan di kota lain tanpa paparan sinar-X berulang kali,” kata Zhao. “Kami sangat senang dengan potensi dampak teknologi ini terhadap kesehatan global, mengingat stroke adalah salah satu penyebab utama kematian dan kecacatan jangka panjang.”