ロボット外科医が癌性腫瘍を正確に切除

ASTRと呼ばれる新しいロボットシステム 人間の外科医に匹敵する、または潜在的にはそれを超える精度で舌から腫瘍を除去することができます。

頭や首などのデリケートな領域の癌性腫瘍の除去、つまり切除は、最も経験豊富な外科医にとっても困難です。 がん組織を除去する場合、その目的は、患者への不必要な損失を防ぐために、できるだけ多くの健康な組織を保存することです。 ただし、切除する組織の量が少なすぎると、がん細胞が残るリスクがあり、再発したり転移したりする可能性があります。

この微妙な方程式には、疲労などの固有の精神的および物理的障害が織り込まれています。 燃え尽き症候群、そして視覚的な障害は、最も堅実な手と最善の意志を持っていても常に克服できるものではありません。

ASTR (腫瘍切除のための自律システム) を導入します。 ジョンズ・ホプキンス大学の研究者は、こうした人的要因を克服するために ASTR を設計しました。

チームの研究は、 電気電子学会のロボットとオートメーションに関するレター。

「正確な断端を持った切除を行うことは、非常に困難な作業です」と、チームリーダーでジョンズ・ホプキンス大学ホワイティング工学部機械工学助教授のアクセル・クリーガー氏は言う。 「これらの手術の多くは希望であり、推測でさえあります。 多くの外科医がそれに苦労しています。 私たちの目標は、これらの手順をより正確にすることでした。」

この場合の正確さは、健康な組織の 5 mm です。標準的な外科医が癌組織を切除する際に目指すのは 5 mm です。 この 5 mm (鉛筆の先の消しゴム程度のサイズ) は、全体的な損傷を最小限に抑えながら、影響を受けた細胞を確実に含めるのに十分です。 事態を複雑にしているのは、がん性腫瘍の端には目に見える水平の境界線があるものの、垂直の境界線はそれほど明白ではないという事実です。

「私たちが協力している多くの外科医から聞いた問題は、腫瘍を切除するのが非常に難しいということです。 正確に」とクリーガー氏は言う。 「外科医は小さな定規を持ち込んで5mmの距離を確認し、側面の端に印を付けます。 でも、どこまで深くするか、それはとても難しいのです。」

博士課程の学生でチームメンバーの Jiawei Ge 氏は、たとえ手術前の準備が入念に綿密に行われていたとしても、その重要な 5 mm の境界が死角として機能すると述べています。

「課題は、周囲の組織があるため、外科医が腫瘍に直接アクセスできないことです」と Ge 氏は言います。 「彼らは腫瘍の表面を見ることができますが、それ以外の場合は健康な組織しか見ることができません。 地図は外科医の頭の中にあります。」

ASTR は、人間のガイドをロボットの精度に変換することで機能します。 ブタの舌組織を使用して、研究チームは実証研究に基づいて腫瘍の輪郭を描き、真空把握と切断の組み合わせを使用して腫瘍と正確に5mmの健康な組織を除去するようにASTRをプログラムした。 ASTR は毎回成功し、監督者による停止は必要ありませんでした。

「医師がロボットを監督し、手術前に入力を与えると、ロボットが段階的に手術を実行します」とクリーガー氏は言う。 「私たちが示したのは、外科医は定規を使用して非常に良好な水平マージンを得ることができますが、深さマージンでは私たちのロボットが実際に改善を示しているということです。」

クリーガー氏と彼のチームは、スマート組織自律ロボット (STAR) 用に開発した技術に基づいて新しいロボット システムを開発しました。STAR は、2 年前に初の完全自律型腹腔鏡手術、つまり腸の両端を接続する手術を行ったことで国際的なニュースになりました。 研究者らは、STAR の技術的仕組みを応用して、ASTR の新しい自律型双腕視覚誘導ロボット システムを作成しました。 しかし、STAR が組織の接続に焦点を当てていたのに対し、ASTR は特に次の目的に合わせて調整されています。 それを除く。

「これまでも切開をさせるためにロボットを送ったことはありましたが、一括切除を行って腫瘍を完全に摘出したのは今回が初めてです」とクリーガー氏は言う。 「それがここでの大きな目新しさです。」

部分的舌切除術と呼ばれる舌の腫瘍の除去は、その表面へのアクセスのしやすさと実験的手術での現在の使用により、クリーガーが理想的なケースと呼んだものを示しました。 舌がんは稀ではありますが、著名人のマイケル・ダグラスやエディ・ヴァン・ヘイレンも罹患しています。 後者の場合、最初の手術は失敗し、さらなる切除が必要となったが、その後の転移によりミュージシャンの命が失われた。

クリーガー氏によると、次のステップは腎臓などの内臓で、腫瘍にアクセスするには内部手術と解剖が必要になるという。 ASTR の精密手術と精密イメージングを組み合わせることで、腫瘍切除治療における究極の変革をもたらす可能性があります。

「彼らはすでに臨床現場でロボットを多用しているので、これは大きなパラダイムシフトではありません」とクリーガー氏は言う。

ソース： ジョンズ・ホプキンス大学