القسطرة الروبوتية.. الكشف عن نظام آلي يجعل جراحة القلب أكثر أمانا

يشكل القلب النابض ساحة جراحية هائلة، لكن القسطرة الروبوتية الجديدة يمكنها في يوم من الأيام تجهيز الجراحين للعمل في بيئة القلب بسهولة أكبر.

يمتلك الجهاز، الذي صممه فريق من الأطباء والمهندسين في جامعة بوسطن، قدرات تغيير الشكل التي تسمح له بالمناورة من خلال التشريح المعقد مع الحفاظ على ما يكفي من الاستقرار لتحقيق الأهداف الجراحية داخل القلب، وفق ما نشره موقع ميديكال إكسبريس.

جراحات أكثر أمانا

في دراسة نشرت في مجلة Science Advances، أظهر المؤلفون قدرة الروبوت على المساعدة في إجراء عمليتين وهميتين للقلب باستخدام الأنسجة الحيوانية.

ويشير مؤلفو الدراسة إلى أنه مع مزيد من التطوير، يمكن للقسطرة الروبوتية أن تجعل العديد من جراحات القلب الشائعة أكثر أمانًا وأقل عبئًا على الجسم.

وقال موريا بيتمان، مدير برنامج الروبوتات NIBIB: «يأخذ المؤلفون بعين الاعتبار سلامة المرضى في تصميمهم، الذي يدمج بشكل إبداعي العديد من الميزات الروبوتية للتنقل في بيئة يمكن أن تكون معقدة ومحفوفة بالمخاطر للعمل فيها».

اليوم، هناك قدر كبير من عمليات القلب التي يتم إجراؤها في الولايات المتحدة هي جراحات القلب المفتوح، والتي تمنح الجراحين درجة عالية من التحكم ولكنها تتطلب أيضًا فترات تعافي طويلة ولا تعد خيارًا لبعض المرضى المعرضين لمخاطر عالية.

تتوفر طرق أقل تدخلًا، حيث يقوم الجراحون بإدخال القسطرة عبر الأوعية الدموية في الجسم للوصول إلى القلب، ولكنها تأتي مع عيوب خطيرة.

وبالرغم من أن هذه الأدوات صغيرة بما يكفي لتناسب الأوردة المحيطية، إلا أنه يمكن دفعها جانبًا بسهولة عن طريق نبض أنسجة القلب نظرًا لحجمها.

بشكل عام، يفتقرون إلى البراعة، مما يجعل من الصعب على الجراحين الوصول إلى الأنسجة المستهدفة.

لقد حير هذا التطبيق الباحثين الذين يعملون على إيجاد حلول جديدة لأنه يبدو أنه يتطلب أداة ذات خصائص متعارضة تمامًا، مثل أن تكون صغيرة وكبيرة في نفس الوقت، وأن تكون صلبة وقابلة للمناورة.

مزايا القسطرة الروبوتية

لحل اللغز، قام المؤلف الكبير توماسو رانزاني، أستاذ الهندسة الميكانيكية في جامعة بوسطن، وزملاؤه بإنشاء نظام آلي يُظهر صفات محددة حسب الحاجة أثناء الإجراء.

وتتميز القسطرة الروبوتية التي ابتكرها الفريق بطرف مرن يعمل بضغط الهواء، وهو رفيع بما يكفي ليناسب داخل الأوردة ولكنه قادر أيضًا على النفخ مرة واحدة داخل القلب.

ولمزيد من الثبات، قاموا بدمج حلقة قابلة للتوسيع والتي، بمجرد نشرها، ستدفع نحو جدران الوريد بالقرب من مدخل القلب، مما يثبت القسطرة في مكانها.

وقال رانزاني إنه بفضل آلية التثبيت والطرف القابل للنفخ، اعتقد الباحثون أن الأداة ستكون قادرة على ممارسة قوة كافية لاختراق أنسجة القلب النابضة دون أن يتم اصطدامها بالخلف.

بعد ذلك، يمكن للقسطرة أن تنهار كلًا من المثبت والطرف لتسهيل الخروج.

ولاختبار الجهاز في بيئة تشريحية واقعية، استخدمه الباحثون لإجراء عمليتين قلبيتين مختلفتين داخل الأذين الأيمن لقلب خنزير خارج الجسم الحي، وهي إحدى غرف القلب الأربع.

الأول كان إجراءً شائعًا يسمى وضع سلك جهاز تنظيم ضربات القلب، حيث يتم إدخال سلك توجيه لجهاز تنظيم ضربات القلب في جدار الأذين الأيمن.

استخدم 5 مشغلين مختلفين عديمي الخبرة القسطرة الروبوتية لإجراء العملية مرات عدة باستخدام القلوب المستخرجة من الخنازير البالغة، وعلى سبيل المقارنة، قام طبيب ذو خبرة باستخدام قسطرة قياسية بتنفيذ نفس المهمة.

تمكن جميع المشغلين الخمسة عديمي الخبرة من إكمال الإجراء، وفي المتوسط، فعلوا ذلك خلال فترة زمنية مماثلة للخبير.

كانت التجربة التالية للأداة الروبوتية هي الخطوة الأولى في إجراء إصلاح الصمام ثلاثي الشرفات، وهي عملية أكثر صعوبة يتم إجراؤها عادةً من خلال جراحة القلب المفتوح.

يتضمن الإجراء عادةً تثبيت حلقة حول صمام القلب الذي يفتح ويغلق.

وبما أن الباحثين لم يقوموا بإجراء تجارب على القلوب الحية النابضة، فقد قاموا بتوصيل صمام ثلاثي الشرفات مأخوذ من خنزير بمحرك صغير، مما تسبب في نبض الصمام.

باستخدام الصمام النابض كهدف، قام الباحثون بمحاكاة الخطوة الأولية للإجراء المتمثلة في تثبيت الحلقة عن طريق ثقب الصمام في مكان محدد مسبقًا، وتكرار العملية 3 مرات.

كان الاختبار ناجحًا حيث كان الجهاز قادرًا على الحفاظ على الاتصال مع هدفه المتحرك وتطبيق القوة عليه طوال الوقت.

بعد ذلك، يخطط المؤلفون لإدخال التكنولوجيا إلى الكائنات الحية ومعالجة الإجراءات ذات التعقيد العالي، وجمع بيانات إضافية بهدف نهائي هو تقليل الحاجة إلى إجراءات جراحية للقلب المفتوح.

وقال رانزاني: «بينما نناقش هذه النتائج مع الأطباء العاملين في هذا المجال، نرى مستوى عال من الحماس ونسمع عن المزيد والمزيد من التطبيقات لهذه التكنولوجيا».

وأضاف: «أعتقد بشكل عام أن هذه الاستراتيجية تأخذنا في الاتجاه الصحيح».