사람에게 사용하기에 효과적이고 안전한 것으로 입증된다면 플랫폼은 뇌의 깊고 섬세한 오목부에서 질병을 진단하고 치료하는 것과 관련된 위험을 단순화하고 줄일 수 있다.

그것은 외과의가 질병을 진단하고, 약물 및 레이저 절제와 같은 치료법을 종양에 보다 정확하게 전달하고, 파킨슨병 및 간질과 같은 상태에서 심부 뇌 자극을 위한 전극을 더 잘 배치하기 위해 뇌를 더 깊이 관찰하는 데 도움이 될 수 있다. 

임페리얼 기계공학부의 선임 저자인 유럽의 노력을 이끈 Ferdinando Rodriguez y Baena 교수는 다음과 같이 말했다. 질병이 발생하면 우리는 이 섬세한 환경을 탐색하여 건강한 세포를 손상시키지 않으면서 해당 영역을 정확하게 표적화할 수 있기를 원한다.

"우리의 새로운 정확하고 최소 침습적 플랫폼은 현재 사용 가능한 기술을 개선하고 안전하고 효과적인 것으로 입증된다면 사람들의 질병을 안전하고 효과적으로 진단하고 치료하는 능력을 향상시킬 수 있다."

2020년 신경외과를 위한 향상된 전달 생태계(EDEN2020) 프로젝트의 일부로 개발된 연구 결과는 플로스 원(PLOS ONE)에 게재되었다.

은폐 수술

이 플랫폼은 외과의가 신체의 작은 절개를 통해 작은 카메라와 카테터를 배치하는 기존의 최소 침습 또는 '열쇠 구멍' 수술을 개선한다.

여기에는 치료를 제공하는 동안 뇌 조직 손상을 방지하는 부드럽고 유연한 카테터와 외과의사가 뇌 조직을 통해 카테터를 탐색하는 데 도움이 되는 인공지능(AI) 지원 로봇 팔이 포함된다.

기생 말벌이 나무 껍질에 은밀하게 알을 낳기 위해 사용하는 기관에서 영감을 받은 카테터는 유연한 탐색을 허용하기 위해 서로 미끄러지는 4개의 맞물린 부분으로 구성된다.

그것은 인간의 입력과 머신러닝을 결합하여 카테터를 질병 부위로 조심스럽게 조종하는 로봇 플랫폼에 연결된다. 그런 다음 외과의 사는 카테터를 통해 광섬유를 전달하여 조이스틱 제어를 통해 뇌 조직을 따라 팁을 보고 탐색할 수 있다.

AI 플랫폼은 정확한 정확도로 카테터를 안내하기 위해 뇌 조직 내 외과 의사의 입력과 접촉력을 학습한다.

기존의 '개방' 수술 기술과 비교하여 새로운 접근 방식은 궁극적으로 수술 중 조직 손상을 줄이고 환자 회복 시간과 수술 후 입원 기간을 개선하는 데 도움이 될 수 있다.

뇌에 최소 침습 수술을 수행하는 동안 외과의 사는 깊숙이 침투하는 카테터를 사용하여 질병을 진단하고 치료한다. 그러나 현재 사용되는 카테터는 단단하고 로봇 탐색 도구의 도움 없이 정확하게 배치하기 어렵다. 뇌의 복잡하고 섬세한 구조와 결합된 카테터의 유연성은 카테터를 정확하게 배치하기 어려울 수 있음을 의미하며, 이는 이러한 유형의 수술에 위험을 초래한다.

플랫폼을 테스트하기 위해 연구원들은 밀라노 대학교 수의학 캠퍼스에서 살아있는 양 두 마리의 뇌에 카테터를 배치했다. 양들은 통증 완화를 받았고 연구원들이 뇌 조직에 대한 카테터의 구조적 영향을 조사할 수 있도록 안락사되기 전에 통증이나 고통의 징후가 있는지 일주일에 24시간 동안 모니터링했다.

그들은 카테터 이식 후 고통, 조직 손상 또는 감염의 징후를 찾지 못했다.

밀라노 대학의 연구 공동 저자인 로렌조 벨로(Lorenzo Bello) 교수는 다음과 같이 말했다. "현재 MIS의 주요 제한 사항 중 하나는 두개골의 버 구멍(burr hole)을 통해 깊숙이 자리 잡은 사이트에 도달하려는 경우 직선 궤적에 제한된다는 것이다. 강성 카테터의 한계는 이동하는 뇌 조직 내에서의 정확도와 이로 인해 발생할 수 있는 조직 변형이다. 우리는 이제 우리의 조종 가능한 카테터가 이러한 한계를 대부분 극복할 수 있다는 것을 발견했다."

이 연구는 EU Horizon 2020 프로그램의 지원을 받았다.