Лазерната сонда, iKnife и острието на операцията

Ако мисълта да отидете под ножа ви изпълва със страх, бъдете уверени. Вече не е операция бруталното и опасно преживяване, пред което са изправени нашите предци. Благодарение на чудеса като лапароскопия, роботизирани решения и, напоследък, iKnife и лазерната сонда, хирургическата намеса става по-безопасно през цялото време.

Археолозите смятат, че хората извършват операция до 11 000 години. Кръвната хирургия, известна като трефинация, вероятно датира от неолита. Това включваше пробиване на дупка в черепа на жив човек.

Спекулациите показват, че е направено, за да се лекуват заболявания като конвулсии, фрактури, главоболия и инфекции. Древните египтяни са използвали същата операция за "отдаване под наем" на главоболие и мигрена.

От 1812 г. нататък офертите съдържат процедури, които сега биха били считани за ужасяващи, като например преминаване на кука през ученика на човек по време на отстраняването на катаракта и използване на пиявици за кръвопускане. Пионери на своето време, хирурзите и пациентите показаха забележителна смелост.

Прескачайте оттук до момента и имате минимално инвазивна операция, при която дори сърдечна трансплантация е сравнително рутинна. От януари 1988 г. до юли 2016 г. в Съединените щати са проведени 64 055 сърдечни трансплантации, според общата мрежа за споделяне на органи (UNOS).

Аванси в минимално инвазивната хирургия

През 1987 г. френски гинеколог извършва първата лапароскопска операция за отстраняване на жлъчния мехур. От там практиката бързо се разшири. Според Американската администрация по храните и лекарствата (FDA) всяка година в САЩ се извършват над 2 милиона лапароскопски операции.

При лапароскопска операция или при операция "ключова дупка" малка тръба със светлинен източник и камера минават през тялото, докато достигне съответната част. Зоните, които се нуждаят от работа, се появяват на екрана, докато хирургът обработва инструментите през малки отвори.

Минимално инвазивните процедури означават по-малки разрези с по-малко белези, по-малък риск от инфекция, по-кратки болнични престои и намалена ревалентност.

Роботична хирургия

Следваща спирка, роботизирана хирургия. През 2000 г. екип от учени в Германия, които изследваха техники за минимално инвазивна хирургия, обявиха, че са разработили система с две роботизирани ръце, които се контролират от хирург в контролната конзола. Наричаха го ARTEMIS.

През юли 2000 г. системата da Vinci е одобрена за използване в САЩ за рязане и хирургия.

Това беше първата роботизирана хирургическа система, за да получи одобрението на FDA, а употребата й стана сравнително широко разпространена.

Системата има три компонента: визуална количка със светлинен източник и камери, мастер конзола, на която седи оперативният хирург, както и подвижна количка с две ръчни инструменти и камерата.

Камерата осигурява истинско изображение от 3-D, което се показва над ръцете на хирурга, така че върховете на инструментите изглеждат като продължение на контролните ръкохватки. Педалите за педали контролират електрокаутера, фокусът на камерата, съединителите на инструментите и раменете на камерата и маншетите за управление, които управляват обслужващите роботизирани рамена от страната на пациента.

Има съобщения за грешки и неизправности, някои от тях фатални, а не всеки е убеден, че роботизираната операция наистина води до по-добри резултати за пациентите.

Това, което окото не може да види

Електрохирургическият нож е измислен през 20-те години. Използвайки електрически ток, той бързо загрява телесната тъкан, което позволява на хирурга да пресече тъканта с минимална загуба на кръв. Той обикновено се използва в раковата хирургия.

Хирургията, базирана на изображения, като лапароскопията, е намалила степента на интервенция за много операции.

Въпреки това, когато става дума за рак, изображенията могат да покажат къде е туморът, но нито изображенията, нито човешкото око лесно могат да разграничат здравите и нездравословните тъкани.

Д-р Zoltan Takats от Imperial College London в Обединеното кралство видя начин за електрохирургическия нож да запълни празнината, която изображенията не могат.

Въведете iKnife. Въз основа на електрохирургията, iKnife може точно да открие коя тъкан се нуждае от отстраняване и коя трябва да остане.

До неотдавна единственият окончателен начин да се знае дали тъканта е ракова или не е била да се направи биопсия за изследване, обикновено под микроскоп. Недостатъкът е, че по време на операцията може да се вземат и тестват само много малко проби и може да отнеме 40 минути, за да завършим всеки тест. Това не е практичен начин за определяне на ръба на тумора по време на операцията.

През 2013 г. се появи първият iKnife, който позволява на хирурга да изследва биологичната тъкан чрез сдвояване на електрохирургията с масспектрометрия. В масовата спектрометрия, йонизираните или заредени частици преминават през електрически или магнитни полета.

Масспектрометрията осигурява измервания на съотношението маса към зареждане и тези измервания правят възможно разграничаването между тъкани с различен състав, известни като химическо профилиране. Чрез анализа на химичния състав на различните проби тя може да разкрие кои тъкани са здрави и кои не.

По това време д-р Таташ каза, че очаква, че iKnife ще бъде приложим към различни видове хирургични операции и че това ще спести разходи.

Как функционира iKnife

Рязането с електромагнит води до изпаряване на тъканта, докато се изрязва. Това създава дим, който обикновено се изсмуква от системите за извличане. Но чрез свързването на iKnife с масов спектрометър и изпомпване на дима към него, парите могат да бъдат "заловени" и анализирани за химически състав. Чрез сравняване на резултатите с референтната библиотека, хирургът може да види кой тип тъкан е в рамките на 3 секунди.

През 2013 г. д-рTakats и екипът му използват iKnife за анализ на проби от тъкани, събрани от 302 пациенти, които са претърпели операция за отстраняване на различни видове тумори, както ракови, така и неракови.

Те записаха характеристиките на хиляди тъканни проби, взети от тумори в мозъка, белия дроб, гърдата, стомаха, дебелото черво и черния дроб. От тези проби те създадоха база данни от 1624 ракови и 1 309 некачествени записи, към които могат да се съчетаят бъдещи проби.

След това екипът използва iKnife с масова спектрометрия за бърза изпарителна йонизация (REIMS) при 81 хирургични интервенции. Проведени са четения по време на операцията и тъканта се тества след това по обичайния начин. Във всеки случай, четенето отговаря точно на следоперативната хистологична диагностика.

IKnife е разработен за електрохирургия, защото хирурзите виждат своя потенциал за отстраняване на туморни тумори, но приложимостта му към хидро и лазерна хирургия вече е била повдигната. В бъдеще може да се използва за четене, за да се анализират лигавиците и дихателните, уриногениталните или стомашно-чревните системи.

IKnife вече се използва в Имперския колеж в Лондон и сега се проучва в операции за рак на гърдата, дебелото черво и яйчниците.

Лазерно откриване на мозъчни тумори

Съвсем наскоро изследователи в Обединеното кралство и Канада са свързвали iKnife с лазерна сонда за откриване на анормална тъкан по време на операция за отстраняване на мозъчен тумор.

Тази техника използва близка инфрачервена лазерна сонда, за да определи дали тъканта е ракова или здрава чрез измерване на светлината, отразена от тъканта.

Бързи факти за напредъка в операцията

• Първото успешно използване на етерна анестезия е през 1846 г.
• Карболиновата киселина се използва за първи път като антисептик между 1867 и 1876 година
• През 1907 г. е създаден първият антибиотик, създаден от човека.

Когато насочиха лъча светлина към открития мозък, молекулите в клетките започнаха да вибрират. Тъй като го правеха, оптичните влакна в сондата събираха разсеяната светлина, която се отскачаше от тъканта.

Чрез измерването на честотата на вибрациите учените са успели да кажат коя тъкан е здрава и коя не е била. Както при iKnife, анализът отне само няколко секунди.

При онкологичната хирургия способността за откриване на точната граница на област от злокачествена тъкан може да направи разликата между живота и смъртта и между необходимостта да се повтаря операцията или не.

Възможността да се премахне точната тъкан не само гарантира, че целият тумор е отстранен, но също така намалява ненужните загуби на тъкани, което води до по-добри резултати за пациентите.

Изследователите отбелязват, че особено при мозъчните тумори, неспособността да се види границата на тумора, дори и с хирургически микроскоп, поставя хората в по-голям риск от допълнителни увреждания, като загуба на реч. С напредването на технологиите рисковете от операция постепенно намаляват.