POSTĘPY W NEUROCHIRURGII
Neurochirurgia jest dziedziną, w której precyzyjne obrazowanie, określenie położenia i granic procesu patologicznego, jego stosunku do ośrodków i dróg nerwowych, następnie dotarcie do niego i odpowiednie postępowanie operacyjne jest szczególnie istotne, a niewielkie nawet odchylenia i błędy mogą mieć bardzo poważne skutki dla chorego. Stąd postęp w neurochirurgii jest nierozerwalnie związany z rozwojem technicznym i technologicznym.
Nowe techniki obrazowania metodą rezonansu magnetycznego przy użyciu sekwencji echoplanarnych pozwalają na wykonanie traktografii, tj. określenie przebiegu szlaków nerwowych i ustalenie położenia ważnych czynnościowo ośrodków mózgu. Jest to bardzo istotne w trakcie planowania operacji. Śródoperacyjne zastosowanie tej techniki, zwłaszcza przy zabiegach z użyciem neuronawigacji, pozwala uaktualniać dane niezbędne do neuronawigacji, co jest konieczne ze względu na przemieszczanie się ośrodków mózgowych w trakcie usuwania zmian patologicznych. Jest to szczególnie ważne podczas operowania głęboko położonych guzów w pobliżu ważnych czynnościowo obszarów mózgu.
Zaawansowane techniki obrazowania mają także znaczenie w diagnostyce chorób naczyń. W oparciu o komputerową analizę dynamiki przepływu, geometrię przepływu i geometrię tętniaka można lepiej zrozumieć mechanizmy powiększania się tętniaków i ryzyko ich pęknięcia. Szczególne znaczenie ma to dla wyboru właściwej taktyki postępowania i sposobu leczenia w przypadku tętniaków niepękniętych.
Mimo olbrzymich kosztów z tym związanych stale rozwijane są nowe koncepcje minimalnie inwazyjnej neurochirurgii. Przewiduje się, że wkrótce zakres manipulacji stanie się tak mały, że nawet najbardziej zręczny chirurg osiągnie granice swoich możliwości manualnych. Nowe paradygmaty chirurgiczne będą wymagać precyzji możliwej jedynie przy wsparciu technologicznym obejmującym robotyzację i nanotechnologię.
Roboty znalazły na razie zastosowanie głównie w neurochirurgii stereotaktycznej, w której możliwe jest precyzyjne zaprogramowanie celów i ruchów operacyjnych o ograniczonej złożoności. Uważa się, że działające obecnie urządzenia tego typu stanowią etap przejściowy w rozwoju bardziej precyzyjnych i złożonych robotów neurochirurgicznych.
Umożliwią one operowanie w głębszym i węższym polu operacyjnym, na mniejszych i trudniej dostępnych strukturach, przy wykorzystaniu precyzyjnych i powtarzalnych ruchów, po wyeliminowaniu czynnika zmęczenia i przy minimalizacji drżenia fizjologicznego. Roboty umożliwiają osiągnięcie większej dokładności i uzyskanie bardziej powtarzalnych wyników przy mniejszym marginesie błędu.
Istniejące obecnie koncepcje rozwoju robotów zakładają raczej wspomaganie zdolności i sprawności człowieka niż zastąpienie go przez maszynę. Roboty tego typu pośredniczą w zamianie ruchów ręki chirurga na ruchy końcówki narzędzia neurochirurgicznego. Czynności operatora poddawane są obróbce cyfrowej i - po eliminacji zbędnych ruchów lub ruchów o nadmiernym zakresie - przekazywane są do ramienia operacyjnego, co umożliwia przełożenie ich z makro- do mikroskali.
Gromadzone są dalsze doświadczenia z użyciem zdalnie sterowanego mikroskopowego mikromanipulatora NeuRobot, zarówno w warunkach laboratoryjnych (zabiegi i ćwiczenia na zwłokach), jak i klinicznych, gdzie zastosowano go przy usuwaniu guzów. Na podobnych zasadach działa robot skonstruowany przez inżynierów i neurochirurgów z tokijskiego uniwersytetu.
Innym urządzeniem tego typu jest system Socrates. Jest to zdalnie sterowane ramię neurochirurgiczne, umożliwiające nadzór i prowadzenie operacji przez chirurga znajdującego się w odległym od sali operacyjnej miejscu; w tym przypadku, zabieg został wykonany przez chirurga znajdującego się w dużym ośrodku akademickim w Halifaksie w Nowej Szkocji (Kanada) odległym o 400 km od lokalnego szpitala, w którym przeprowadzono operację. Zastosowano go w operacjach guzów mózgu, operacji naczyniaka tętniczo-żylnego okolicy potylicznej, w laminektomii lędźwiowej. Nie stwierdzono żadnych powikłań
Nie brakuje jednak głosów krytycznych, jeśli chodzi o koncepcje robotyzacji. Wskazuje się na olbrzymie koszty rozwoju i zastosowania tych technik oraz słabe "współdziałanie" między człowiekiem a maszyną. Stąd nieliczne używane roboty oprócz zastosowań w stereotaksji i radiochirurgii służą obecnie głównie jako urządzenia poprawiające zdolności manipulacyjne neurochirurga i nie są w stanie zastąpić takich cech ludzkich jak: integrowanie informacji z różnych źródeł, dokonywanie ich oceny i podejmowanie decyzji opartej na bieżącej ocenie sytuacji.
Człowiek góruje nad nimi lepszą koordynacją ruchów oko-dłoń, a przede wszystkim zmysłem dotyku i czucia, którym na obecnym etapie rozwoju roboty dysponują w bardzo ograniczonym zakresie. Niewątpliwie nowa dziedzina nazwana neurorobotyką będzie w przyszłości odgrywać większą rolę w neurochirurgii. Jednak ze względu na niedostateczny rozwój technologiczny, kwestie bezpieczeństwa oraz realia ekonomiczne nie brakuje opinii, że w najbliższej przewidywalnej przyszłości zaawansowane, posługujące się własną inteligencją i podejmujące decyzje roboty mikroneurochirurgiczne mogą pozostać domeną akademickich spekulacji
Nowe perspektywy dla neurochirurgii otwiera rozwój neurobiologii i zastosowanie nanotechnologii. Jest to dziedzina wiedzy i techniki jednocząca osiągnięcia fizyki, chemii i biologii. Daje ona możliwość wykorzystania właściwości atomów i cząsteczek w celu wytworzenia materiałów i urządzeń działających na poziomie molekularnym
Przedmiotem działania nanotechnologii są struktury o wymiarach od 10-9 do 10-7 (1-100 nm). Po raz pierwszy koncepcje dotyczące nanotechnologii i jej wykorzystania pojawiły się w teoretycznych rozważaniach amerykańskiego fizyka, laureata Nagrody Nobla, Richarda Feynmanna. W ostatnim dziesięcioleciu w dziedzinie tej osiągnięto znaczący postęp.
Nanoneurochirurgia pozostawała dotąd w sferze niemal futurystycznych rozważań. W 2005 roku pojawiło się jednak pierwsze doniesienie o jej praktycznym wykorzystaniu. Brak regeneracji aksonalnej po uszkodzeniu ośrodkowego układu nerwowego (na różnym tle) i niezadowalająca najczęściej poprawa funkcji po uszkodzeniach obwodowego układu nerwowego jest dużym problemem.
Jako strategię alternatywną w stosunku do dotychczasowych sposobów postępowania, opartych na stymulacji regeneracji aksonów, podjęto próby ich bezpośredniego naprawiania poprzez zastąpienie uszkodzonych obszarów prawidłowymi fragmentami pobranymi od dawców.
W 2005 roku opublikowano wstępne wyniki zastosowania prototypowej wielofunkcyjnej platformy do zabiegów na pojedynczych aksonach. Urządzenie o wielkości 1 mm2 składa się z krzemowego ultraostrego mikronoża o szerokości krawędzi tnącej 20 nm (porównywalnej ze średnicą aksonu) i długości 5-100 µm, zawieszanego na mikrosprężynach, oraz systemu mikroelektrod.
Nóż jest przezroczysty, co umożliwia mikroskopowe nadzorowanie procesu cięcia. Do manipulacji i przesuwania fragmentów aksonów zastosowano metodę dielektroforezy - zapewnia to bezkontaktowe przemieszczanie pobranych fragmentów. Komputerowo sterowane elektrody przesuwają fragmenty aksonu w pożądane położenie. Podczas następnego etapu dochodzi do zespolenia i reperacji uszkodzonych aksonów metodą elektrofuzji.
Długo uważano, że dojrzały mózg nie ma możliwości regeneracji, a uszkodzenia neuronów są nieodwracalne. Ostatnio przeprowadzone badania pozwoliły na zidentyfikowanie multipotencjalnych komórek, mających możliwość różnicowania się w kierunku komórek glejowych lub neuronalnych.
Wykazano, że monoklonalne komórki pnia (stem cells) pobrane ze ścian komór mózgowych dorosłego człowieka mają możliwość różnicowania się i tworzenia w pełni dojrzałych neuronów, które następnie mogą wytworzyć sieć połączeń synaptycznych
Odkrycie to może prowadzić do opracowania nowych strategii leczniczych, w których komórki pnia pobrane ze ściany komory mózgowej będą namnażane in vitro, a następnie wszczepiane w uszkodzone obszary mózgu. Otwiera to perspektywy autotransplantacji w celu naprawy uszkodzonych ośrodków mózgu
2