جراحة الدماغ عبر الخد

نشر في 23-10-2014 | 00:01
آخر تحديث 23-10-2014 | 00:01
بالنسبة إلى كل مصاب بحالة حادة من الصرع، تعني معالجة هذا المرض حفر الجمجمة وبلوغ عمق الدماغ للقضاء على المنطقة الصغيرة التي تقع فيها الإصابة: إنها عملية غازية وخطيرة ويتطلب التعافي منها فترة طويلة.
ديفيد سليسبوري جاء بأخبار مفرحة في هذا المجال من جامعة فاندربيلت.
لكن للقيام بذلك، جرى تطوير إبرة على شكل الذاكرة وهي تستطيع أن تتحرك على طول مسار منحني ومنصة آلية يمكن أن تنشط داخل الحقل المغناطيسي القوي الذي أنشأته ماسحة التصوير بالرنين المغناطيسي.

طور المهندسون نموذجاً فاعلاً تم الكشف عنه أخيراً خلال عرض مباشر في مؤتمر {أبحاث وابتكار قوة السائل} في ناشفيل، من إعداد ديفيد كومبر، وهو خريج من قسم الهندسة الميكانيكية وقد قام بمعظم التصاميم.

الهدف النهائي من الجهاز ابتكار إبرة من النيكل والتيتانيوم بحجم 1.14 ملم، على أن تعمل مثل قلم ميكانيكي وتكون مزودة بأنابيب مركزة ومنحنية أحياناً وتسمح للطرف باتباع مسار منحني وصولاً إلى داخل الدماغ. (على عكس معادن شائعة كثيرة، يتماشى النيكل والتيتانيوم مع تقنيات التصوير بالرنين المغناطيسي). من خلال استعمال الهواء المضغوط، توجّه المنصة الآلية أجزاء الإبرة وتحركها بمعدل ميليمتر في كل مرة.

وفق كومبر، قاس العلماء دقة النظام في المختبر ووجدوا أنها أعلى من معدل 1.18 ملم الذي يُعتبر كافياً لعملية مماثلة. كذلك، يتم دس الإبرة وفق خطوات ضئيلة ودقيقة كي يتمكن الجراح من تعقب موقعها عبر القيام بمسوحات متلاحقة بتقنيات التصوير بالرنين المغناطيسي.

وفق أستاذ الهندسة الميكانيكية إيريك بارث الذي قاد المشروع، تقضي المرحلة التالية من تطوير الروبوت الجراحي باختبار المشروع على الجثث. يظن أن العملية ستصبح ممكنة في غرف الجراحات خلال العقد المقبل.

لابتكار التصميم، بدأ الفريق يستعمل القدرات التي يتمتع بها أصلاً. قال بارث: {خلال مسيرتي المهنية، قمت بمشاريع كثيرة على مستوى التحكم بأنظمة عاملة على الهواء المضغوط. نعلم أننا نتمتع بالقدرة على دس روبوت في ماسحة التصوير بالرنين المغناطيسي، ما يسمح بالتحرك بطريقة تعجز الروبوتات الأخرى عن فعلها. ثم فكرنا: {ماذا يمكن أن نفعل لترك أكبر أثر ممكن؟}.

في الوقت نفسه، طور أستاذ الهندسة الميكانيكية روبرت ويبستر نظاماً من الإبر الجراحية القابلة للتوجيه. أوضح ويبستر: {ظهرت هذه الفكرة حين كنا أنا وإيريك نتكلم في أحد الأيام، فلاحظنا أن خبرته في علم الخصائص الميكانيكية تناسب بيئة التصوير بالرنين المغناطيسي ويمكن جمعها مع الإبر القابلة للتوجيه التي كنت أعمل عليها}.

اعتبر المهندسون جراحة الصرع تطبيقاً مثالياً ومؤثراً استناداً إلى نقاشات مع أستاذ الجراحة العصبية جوزيف نعمت. فعلموا أن علماء الأعصاب يستعملون راهناً مقاربة اختراق الخد لزرع الأقطاب الكهربائية في الدماغ وتعقب النشاط الدماغي وتحديد موقع الصرع الأصلي. لكن لا تستطيع الإبر المستقيمة التي يستعملونها بلوغ منطقة المصدر، لذا يجب أن يحفروا الجمجمة ويدسوا الإبرة المستعملة لتدمير الخلايا العصبية المسيئة من أعلى الرأس.

مسابر في الدماغ

تفوق كومبر وبارث على نعمت عبر جراحات الدماغ لفهم طريقة عمل الجهاز عملياً. قال نعمت: {الأنظمة التي نملكها الآن تسمح لنا بدس مسابر في الدماغ، وهي تتعامل مع خطوط مستقيمة ويمكن توجيهها بطريقة يدوية حصراً. عند الحصول على نظام مزود بإبرة منحنية ولها قدرة اختراق غير محدودة، ستصبح الجراحات أقل غزواً. يمكن أن نقوم بجراحة جذرية تقتصر على دس إبرة في الخد}.

صمم المهندسون النظام كي يعمل في معظمه عبر الطباعة الثلاثية الأبعاد لإبقاء الكلفة منخفضة. تحقق ذلك عبر التنسيق مع جوناثان سليغتام وفيتو غيرفاسي من كلية ميلووكي للهندسة، وهما متخصصان في تطبيقات جديدة في مجال التصنيع المضاف.

يتوافر التمويل الراهن من هبة رقم 0540834 من {مركز قوة السائل المضغوط والفاعل}، وهو مركز البحث الهندسي التابع لمؤسسة العلوم الوطنية في الولايات المتحدة، وهو يدعم التقدم في مجال قوة السوائل، علماً أن شركة Martin Ventures هي التي وفرت التمويل في السابق.

back to top