Chirurgia: un ago flessibile per una maggiore precisione

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2022 FEMTOprint
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Per migliorare la precisione dell’operazione e ridurre le conseguenze per il paziente, i ricercatori dell’EPFL e dell’UniversitÓ di Strasburgo hanno sviluppato un ago la cui traiettoria può essere modificata. Destinata agli interventi guidati da immagini, la rigiditÓ della punta Ŕ controllata dalla punta delle dita del chirurgo.

Sempre pi¨ interventi vengono oggi eseguiti in modo mini-invasivo, attraverso incisioni di pochi centimetri, utilizzando strumenti lunghi e sottili. Guidati da varie tecniche di imaging, i chirurghi fanno avanzare gli aghi percutanei rigidi fino al bersaglio. Nonostante le precauzioni prese, Ŕ frequente dover estrarre nuovamente l’ago per riposizionarlo con una traiettoria leggermente diversa. A volte Ŕ persino estremamente difficile raggiungere la posizione esatta quando si trova dietro un ostacolo biologico. Questi tentativi ed errori allungano i tempi di intervento e aumentano il rischio di traumi e infezioni per il paziente. L’ago a rigiditÓ controllabile (CSN) sviluppato da Charles Baur, ricercatore presso l’Instant-Lab dell’EPFL, e da Lennart Rubbert1 , ricercatore presso l’UniversitÓ di Strasburgo, consente di modificare la traiettoria per raggiungere pi¨ rapidamente l’area di trattamento. Premendo un pulsante sull’impugnatura, il chirurgo può correggere la traiettoria o colpire diversi bersagli situati nelle vicinanze, senza dover estrarre l’ago.

Un sistema completamente meccanico

"Oggi negli ospedali gli aghi sono considerati tanto pi¨ precisi quanto pi¨ sono rigidi", sottolinea Charles Baur. Questa rigiditÓ, essenziale per la precisione della traiettoria, si trova nell’ago che il ricercatore e il suo collega di Strasburgo hanno sviluppato grazie al finanziamento dell’agenzia di trasferimento tecnologico di Strasburgo (SATT Connectus). La punta può quindi piegarsi volontariamente sotto la pressione del dito dell’operatore. Il sistema Ŕ interamente meccanico. In realtÓ ci sono due tubi uno dentro l’altro", spiega il designer. Quando si fa scorrere il pulsante, la traslazione della camera d’aria rilascia uno, due o tre minuscoli segmenti che si orientano nella direzione data dalla mano del chirurgo e ripresa dallo smusso dell’ago". Al momento, solo la punta Ŕ flessibile per qualche centimetro, ma lo stesso sistema potrebbe essere adattato per rendere flessibile una porzione molto pi¨ ampia. "Si potrebbe anche pensare di orientare alcuni segmenti non contigui dello strumento mantenendo rigidi gli altri. In questo modo si otterrebbe un numero infinito di traiettorie possibili.

╚ possibile aggiungere ulteriori funzioni per fornire procedure chirurgiche specifiche, come l’elettrostimolazione, la somministrazione di farmaci su richiesta o le biopsie, per citarne alcune.

I vantaggi del vetro

I due ricercatori si sono rivolti a un’azienda specializzata nella stampa 3D del vetro, FEMTOprint, per produrre la punta, mentre Juan Verde2 , chirurgo presso l’IHU di Strasburgo, Ŕ coinvolto nel progetto. La precisione della piattaforma tecnologica dell’azienda permette di personalizzare l’ago da 0,9 a 4,5 mm di diametro, consentendo un’ampia gamma di interventi chirurgici. Sono stati testati due tipi di costruzione, in acciaio inossidabile e in vetro, ma la versione in acciaio inossidabile Ŕ quella pi¨ avanzata perchÚ "la tecnologia del vetro Ŕ emergente e deve ancora essere sviluppata, tuttavia questi aghi sono destinati alla chirurgia dei tessuti molli, quindi non ci sono scosse". Il tipo di vetro utilizzato e i nostri test di resistenza in silicone ne hanno dimostrato i vantaggi: compatibilitÓ con la risonanza magnetica, assenza di riflessi parassiti che disturbano la nitidezza dell’area da operare, difficile da deformare e biocompatibile", osserva Charles Baur.

Gli aghi sono quasi pronti per passare alla sperimentazione preclinica e si stanno cercando attivamente partnership industriali. "╚ possibile aggiungere ulteriori funzioni per eseguire procedure chirurgiche specifiche come l’elettrostimolazione, la somministrazione di farmaci su richiesta o le biopsie, per citarne alcune", osserva Charles Baur. In una seconda fase, gli scienziati prevedono di aggiungere sistemi di alta precisione per ottenere dispositivi medici pi¨ intelligenti.

1. Lennart Rubbert, ricercatore presso ICube (UniversitÓ di Strasburgo, INSA Strasburgo, CNRS, ENGEES (UMR7357))

2. Dott. Juan Verde, chirurgia digestiva ed epato-pancreatico-biliare, ricercatore presso l’IHU di Strasburgo