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12.11.2019 - 06:000

Il serpente robot che potrebbe rivoluzionare gli interventi di neurochirurgia

La nuova tecnologia messa a punto dai ricercatori del MIT consiste in un filo per procedure endovascolari rivestito in idrogel e controllato magneticamente che riduce i rischi per medici e pazienti

Il serpente robot progettato dagli ingegneri del Massachusetts Institute of Technology potrebbe davvero rivoluzionare alcuni interventi medici, in particolare quelli di neurochirurgia. Non si tratta di qualcosa di ingombrante, bensì di un filo che può scivolare attraverso percorsi stretti e tortuosi, proprio come i vasi sanguigni del cervello, e si controlla magneticamente. Appunto per tale motivo il suo utilizzo pratico è previsto nelle tecnologie endovascolari esistenti, cioè per trattare rapidamente blocchi e lesioni come quelli che si verificano in aneurismi e ictus.

Questa nuova sorprendente tecnologia, che si è guadagnata una pubblicazione sulla rivista Science Robotics, è stata sviluppata dal professore associato di ingegneria meccanica presso il MIT, Xuanhe Zhao, e dal suo team, fra cui l’autore principale dello studio, cioè il dottorando Yoonho Kim. Come ha spiegato lo stesso Zhao: “L’ictus è la quinta causa di morte e una delle principali cause di disabilità negli Stati Uniti. Se l’ictus acuto venisse curato entro i primi 90 minuti circa, i tassi di sopravvivenza dei pazienti potrebbero aumentare in modo significativo. Se disponessimo di un dispositivo capace di invertire il blocco dei vasi sanguigni in questo lasso di tempo, potremmo potenzialmente evitare danni cerebrali permanenti. Questa è la nostra speranza”.

Al giorno d’oggi, per eliminare i coaguli di sangue nel cervello, i medici molto spesso eseguono una procedura endovascolare, ovvero un intervento chirurgico minimamente invasivo in cui un chirurgo inserisce un filo sottile attraverso l’arteria principale del paziente e, assistito da un fluoroscopio, guida manualmente il filo nel vaso cerebrale danneggiato. Un catetere che scorre all’interno del filo eroga farmaci o dispositivi chirurgici direttamente nella regione interessata. Kim sostiene che questo intervento può rivelarsi fisicamente faticoso e presuppone che i chirurghi siano specificamente addestrati per eseguirla. Inoltre, l’operazione non è esente da rischi in quanto i medici vengono esposti ripetutamente alle radiazioni dalla fluoroscopia e perché i fili guida sono passivi, cioè devono essere manipolati manualmente. Dato poi che questi sono generalmente realizzati con un nucleo di leghe metalliche rivestite in polimero, potrebbero generare attrito e danneggiare i rivestimenti dei vasi nel caso in cui il filo si dovesse bloccare in uno spazio particolarmente stretto.

Per tutte queste ragioni, il serpente robot potrebbe rivelarsi una possibile soluzione per velocizzare la procedura, ridurre i rischi per i pazienti ed eliminare l’esposizione del personale medico alle radiazioni. Il serpente robot, infatti, consiste in un filo robotico orientabile magneticamente, rivestito di idrogel, il cui nucleo è realizzato in lega di nichel-titanio, o “nitinol”, un materiale che è sia flessibile che elastico. Gli ingegneri del MIT hanno ricoperto il nucleo con una pasta gommosa, arricchita di particelle magnetiche. Hanno poi adoperato un processo chimico sviluppato in precedenza per rivestire e legare la copertura magnetica con l’idrogel, un materiale che non influisce sulla reattività delle particelle magnetiche sottostanti, e allo stesso tempo fornisce al filo una superficie liscia, senza attriti e biocompatibile. Kim afferma che il filo robotico può anche essere funzionalizzato, cioè è possibile aggiungervi ulteriori funzionalità, ad esempio per fornire farmaci che riducono il coagulo o rompere i blocchi con la luce laser.

Per il momento, questo strumento è stato sperimentato solo in laboratorio, usando il filo in una replica in silicone a grandezza naturale dei principali vasi sanguigni del cervello, inclusi coaguli e aneurismi, modellato sulle scansioni TC del cervello di un paziente reale. Il team ha riempito i vasi di silicone con un liquido che simula la viscosità del sangue, ha quindi manipolato manualmente un grande magnete attorno al modello per guidare il robot attraverso i tortuosi percorsi dei vasi. I test hanno funzionato abbastanza bene e hanno dimostrato che l’idrogel rappresenta uno degli elementi chiave perché ha reso il filo particolarmente scivoloso, permettendogli di muoversi attraverso spazi molto stretti senza bloccarsi. Il tutto senza la necessità di utilizzare il fluoroscopio, in quanto ai medici non serve essere vicini al paziente per completare la procedura.

La fase successiva della ricerca sarà di sperimentare la tecnica dal vivo, anche se mancano ancora molti passaggi prima di poterla impiegare come procedura di routine sui pazienti.

Nonostante ciò, il serpente robot sembra molto promettente e, nel prossimo futuro, potrebbe realmente rivoluzionare molti degli interventi medici di neurochirurgia. Per tale ragione la ricerca sul serpente robot vanta già numerosi finanziatori, tra cui l’Office of Naval Research, il MIT Institute for Soldier Nanotechnologies e la National Science Foundation (NSF).

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