Mielona kawa pomoże przeprowadzać operacje głowy i szyi

Mielona kawa pomoże w przeprowadzaniu operacji nosa czy przełyku. Na taki pomysł wpadli inżynierowie z Vanderbilt University, którzy za pomocą kawy udoskonalili system nawigacyjny, pozwalający chirurgom na precyzyjne przeprowadzanie operacji.

Uczeni z Vanderbilt zamknęli kawę w gumowym czepku wzorowanym na czepku pływackim. Czarny czepek pokryty jest odbijającymi światło kropkami. Po umieszczeniu go na głowie pacjenta podłączana jest pompa próżniowa, dzięki której czepek ściśle przylega do głowy, a cząstki kawy przylegają do siebie, podobnie jak w opakowaniu kawy, z którego również odsysa się powietrze. Kawa tworzy warstwę dobrze dopasowaną do głowy pacjenta.

Przed operacją dokonuje się tzw. rejestracji, podczas której specjalny skaner precyzyjnie określa położenie kropek względem kluczowych punktów na głowie pacjenta. W czasie samej operacji umieszczona nad pacjentem kamera obserwuje położenie kropek, precyzyjnie śledząc pozycję głowy pacjenta. Tak uzyskane dane są nakładane na wykonany wcześniej skan tomografem komputerowym, na którym uwidocznione są wszystkie kości i tkanki, na wszystko nakłada się pozycję narzędzi chirurgicznych a całość w czasie rzeczywistym wyświetlana jest na monitorze, który pomaga chirurgowi w przeprowadzeniu operacji.

To bardzo precyzyjne operacje i na ich potrzeby powstały zaawansowane systemy obrazowania, jednak chirurdzy nie do końca im ufają, ponieważ czasami punkty odniesienia zmieniają pozycję. Gdy o tym usłyszeliśmy, postanowiliśmy zbadać, dlaczego tak się dzieje – mówi profesor inżynierii mechanicznej i otolaryngologii Robert Webster. Ku zdumieniu ekspertów okazało się, że błędy nawigacyjne nie wynikają z problemów ze sprzętem czy oprogramowaniem. Testy wykazały, że przypadkowe uderzenia i poruszenia taśm, do których mocowane są znaczniki oraz przesuwanie się skóry odpowiadają za większość błędów. Badania wykazały, że skóra na czole pacjenta może przesuwać się nawet o ponad centymetr względem czaszki. Znaczne błędy powstają też przy przypadkowym pociągnięciu za kable – wyjaśnia Patrick Wellborn, jeden z autorów wynalazku.

Już wcześniejsze badania wykazały, że jeśli wszystko idzie dobrze, to pojawiające się błędy nawigacyjne nie przekraczają 2 milimetrów, ale w aż 15% operacji błędy są na tyle duże, że chirurg musi dokonywać ponownej rejestracji. Istnieje rozwiązanie tego problemu, ale zakłada ono nawiercenie otworów w czaszce i umieszczenie tam punktów orientacyjnych, a nie chcemy tego robić, gdyż jest to bolesne, a poza tym to krok w tył w stosunku do celów większości operacji tego typu – stwierdził otolaryngolog, profesor Paul Russel.

Naukowcy zaczęli zastanawiać się, jak zaradzić temu problemowi, a wówczas profesor Webster przypomniał sobie eksperyment, podczas którego wykorzystano balony wypełnione kawą, które ułatwiały robotom chwytanie przedmiotów o nieregularnych kształtach. Po przeprowadzeniu pierwszych eksperymentów naukowcy zdecydowali się więc na kawę i przez ostatnie trzy lata poszukiwali jak najlepszej metody wykorzystania ziaren tej rośliny w chirurgii.

W końcu stworzyli wypełniony kawą „czepek pływacki”, którego użycie wymaga wyznaczenia jedynie trzech punktów odniesienia. Do samego czepka można zaś przylepić kilkadziesiąt kropek ułatwiających nawigację. W końcu przyszedł czas na testy nowego projektu. Przeprowadzono trzy rodzaje testów. W „czepek” rzucano piłeczkami tenisowymi, co miało symulować uderzenia. Okazało się, że nowy projekt aż o 83% zmniejsza liczbę błędów powstających w takim przypadku. Następnie symulowano przypadkowe pociągnięcia za kable w różnych kierunkach. W porównaniu z obecnie wykorzystywanymi technikami nowa metoda redukowała błędy o 76% gdy siłę przyłożono do czepka i o 92% gdy siłę przyłożono do punktów orientacyjnych. W końcu sprawdzano też sytuację, w której głowa pacjenta zmienia pozycję i gdy doświadczony chirurg układa ją w pozycji pożądanej. W takim przypadku czepek redukował liczbę błędów o 66%.

Wyniki testów są tak dobre, że Vanderbilt University złożył już wniosek patentowy na swoją technologię i rozpoczyna jej licencjonowanie.

kawa nawigacja operacja czaszka