Robot Revolusioner dengan Pengendali Joystick Memungkinkan Bedah Stroke Jarak Jauh
Insinyur MIT telah mengembangkan sistem tele-robotik untuk membantu dokter bedah secepat dan dari jarak jauh merawat pasien yang mengalami stroke atau aneurysm. Dengan joystick yang dimodifikasi, dokter bedah di satu rumah sakit dapat mengontrol lengan robot di lokasi lain untuk dengan aman melakukan operasi pada pasien selama jendela waktu kritis yang bisa menyelamatkan nyawa pasien dan mempertahankan fungsi otak mereka.
Sistem robotik, yang geraknya dikontrol melalui magnet, dirancang untuk membantu secara jarak jauh dalam intervensi endovaskular — prosedur yang dilakukan dalam situasi darurat untuk mengatasi stroke yang disebabkan oleh beku darah. Intervensi seperti itu biasanya memerlukan dokter bedah untuk secara manual memandu kawat tipis ke beku darah, di mana itu dapat secara fisik membersihkan blokir atau memberikan obat untuk memecahkannya.
Salah satu keterbatasan prosedur tersebut adalah aksesibilitas: Dokter bedah neurovaskular seringkali bermarkas di lembaga medika besar yang sulit dijangkau untuk pasien di daerah terpencil, terutama selama “golden hour” — periode kritis setelah stroke terjadi, di mana perawatan harus diberikan untuk meminimalkan kerusakan pada otak.
Tim MIT membayangkan sistem robotik mereka dapat dipasang di rumah sakit yang lebih kecil dan secara jarak jauh dipandu oleh dokter bedah yang terlatih di pusat medika yang lebih besar. Sistem ini mencakup lengan robot grade medis dengan magnet yang terpasang di pergelangan tangannya. Dengan joystick dan citra langsung, operator dapat menyesuaikan orientasi magnet dan memanipulasi lengan untuk memandu kawat magnetik yang lunak dan tipis melalui arteri dan pembuluh darah.
Peneliti mendemonstrasikan sistem dalam “phantom,” model transparan dengan pembuluh yang mereplikasi arteri kompleks otak. Dengan hanya satu jam pelatihan, neurosurgeon mampu secara jarak jauh mengontrol lengan robot untuk memandu kawat melalui labirin pembuluh untuk mencapai lokasi target dalam model.
“Kami membayangkan, alih-alih mengangkut pasien dari daerah pedesaan ke kota besar, mereka bisa pergi ke rumah sakit lokal di mana perawat dapat menyiapkan sistem ini. Neurosurgeon di pusat medika besar dapat menonton citra langsung pasien dan menggunakan robot untuk beroperasi selama golden hour. Itu adalah mimpi masa depan kami,” kata Xuanhe Zhao, Profesor Teknik Mekanik dan Teknik Sipil serta Lingkungan di MIT. Temuan mereka telah diterbitkan di Science Robotics.
Bedah endovaskular adalah prosedur spesialis, minim invasif yang melibatkan memutar dan memandu kawat medis tipis secara hati-hati melalui arteri dan pembuluh darah tubuh ke lokasi target, dengan cara yang menghindari kerusakan dinding pembuluh. Prosedur biasanya memerlukan tahun pelatihan bagi dokter bedah untuk menguasai.
Sistem robotik dieksplorasi sebagai teknologi pendamping dalam bedah endovaskular. Sistem ini terutama melibatkan drive motor yang maju dan menarik kawat sambil memutarnya melalui vaskular tubuh.
“Tetapi memiliki robot yang memutar dengan tingkat sofistikasi yang sama [seperti dokter bedah] adalah tantangan,” kata penulis utama Yoonho Kim. “Sistem kami didasarkan pada mekanisme yang secara fundamental berbeda.”
Sistem baru tim ini didasarkan pada pekerjaan dari 2019, di mana mereka demonstrasi memandu benang yang dikontrol magnet melalui model silikon ukuran asli pembuluh darah otak. Mereka melakukannya pada waktu itu menggunakan magnet tangan, ukuran kaleng sup, yang mereka manipulasi secara manual.
Mereka sejak itu memasang magnet di ujung lengan robot grade medis, yang dapat diarahkan menggunakan tombol joystick kecil pada mouse. Dengan memiringkan joystick, peneliti dapat memiringkan magnet dalam orientasi yang dapat diikuti oleh kawat magnetik. Tombol pada mouse mengontrol serangkaian drive linear bermotor, yang maju dan menarik kawat untuk membuatnya bergerak maju dan mundur.
Kawat tipis dan fleksibel seperti kawat guid neurovaskular konvensional, dengan ujung yang lunak dan responsif magnet yang mengikuti dan membengkok di arah medan magnet.
Tim menguji sistem robotik di Catheter Lab Massachusetts General Hospital — ruang operasi dengan peralatan citra medis standar yang digunakan dalam prosedur endovaskular. Peneliti memasang lengan robot di lab, bersama dengan model silikon ukuran asli pembuluh darah. Mereka menempatkan joystick, bersama dengan monitor yang menampilkan video langsung dari model, di ruang kontrol. Dari sana, operator menonton video sambil menggunakan joystick untuk secara jarak jauh mengarahkan kawat melalui pembuluh.
Tim melatih sekelompok neurosurgeon untuk menggunakan sistem robotik. Setelah hanya satu jam pelatihan, setiap dokter bedah mampu berhasil mengoperasikan sistem untuk memandu kawat melalui pembuluh kompleks yang sulit dinavigasi dengan kawat guid manual.
Tim juga menggunakan sistem robotik untuk membersihkan beku darah simulasi di area yang sulit dijangkau dalam model. Mereka memandu kawat guid melalui pembuluh, dan di sekitar sudut dan belokan yang tajam, untuk mencapai wilayah di mana peneliti mensimulasikan beku darah. Setelah mereka memandu kawat ke beku darah, dokter bedah melanjutkan dengan metode endovaskular standar untuk memasangkan mikrokateter di sepanjang kawat ke lokasi beku darah. Mereka menarik kawat, meninggalkan kateter, yang kemudian mereka terapkan untuk berhasil menghapus beku darah.
“Tujuan utama kawat guid magnetik adalah untuk mencapai lokasi target dengan cepat dan aman, sehingga perangkat standar seperti mikrokateter dapat digunakan untuk memberikan terapeutik,” kata Kim. “Sistem kami seperti pencari jalan.”
Dia berharap sistem teleoperasi dapat membantu lebih banyak pasien menerima perawatan yang kritis waktu. Dia juga melihat manfaat bagi dokter bedah, yang biasanya melakukan prosedur vaskular seperti itu di ruang yang sama dengan pasien, sambil terpapar radiasi dari citra X-ray.
“Neurosurgeon dapat mengoperasikan robot di ruang lain atau bahkan di kota lain tanpa paparan berulang terhadap X-ray,” kata Zhao. “Kami sangat bersemangat dengan potensi dampak teknologi ini pada kesehatan global, mengingat stroke adalah salah satu penyebab utama kematian dan disabilitas jangka panjang.”
