Wetenschappers ontwikkelen bestuurbare katheter die haarvaten van de hersenen kan bereiken

augustus 2021 Zorginnovatie Willem van Altena

Een katheter, die zelfs in de haarvaten van de hersenen door neurochirurgen op afstand bestuurd kan worden, en die is geïnspireerd op de zweepstaarten –flagella- waarmee bacteriën en zaadcellen zich voortbewegen. Dat is de vinding van een team wetenschappers van de universiteit van San Diego (V.S.), waarover vaktijdschrift Science Robotics onlangs publiceerde.

Intracraniaal aneurysma

Met de vinding kunnen mensen met een dreigend intracraniaal aneurysma geholpen worden, dat is een dunne plek in een bloedvat die mogelijk kan scheuren en dan voor inwendige bloedingen kan zorgen. Wanneer dat gebeurt in de hersenen kan dat zeer gevaarlijk zijn en leiden tot een beroerte of de dood. Geschat wordt dat er wereldwijd ongeveer 160 miljoen mensen rondlopen met deze potentieel levensbedreigende conditie, en de helft van hen is jonger dan 50. Omdat deze hersenaneurysma’s vaak zeer moeilijk bereikbaar zijn is ongeveer een kwart van alle patiënten inoperabel. Met de bestuurbare katheter komt daar wellicht verbetering in.

Geleidedraad

Momenteel is de meest geavanceerde behandeling van een hersenaneurysma een procedure waarbij via een ader in de lies een katheter wordt ingebracht, om via de aorta naar de hersenen geleid te worden. Dat gebeurt door middel van een buigzame geleidedraad, maar die moet verwijderd worden voordat via de katheter de feitelijke behandeling beginnen kan. Daarbij worden microscopisch kleine platina spiralen ingebracht die de bloedtoevoer naar het aneurysma blokkeren en zodoende een hersenbloeding kunnen verhinderen. Verwijdering van de geleidedraad betekent echter dat de katheter zijn rechte vorm herneemt, en daardoor kunnen de platinaspiraaltjes vaak niet op de juiste plek aangebracht worden.

Er bestonden al wel bestuurbare katheters, maar die waren niet geschikt voor hersenchirurgie omdat ze te dik zijn. Om ingezet te worden in neurochirurgie moet een katheter minder dan een millimeter in doorsnee zijn, en ongeveer 160 centimeter lang. Tot dusver was het niet mogelijk om dergelijke katheters te vervaardigen.

Zweepstaartjes

De wetenschappers in San Diego vonden inspiratie in de natuur en in de technologie van de soft robotica. Specifiek keken zij naar insectenpootjes en naar flagella, de zweepstaartjes waarmee eencelligen en spermacellen zich voortbewegen. Dat leidde tot de ontwikkeling van een hydraulisch opererende zachte flexibele robot-microkatheter. De katheter wordt gemaakt van concentrische laagjes siliconen, elk met een andere stijfheid. Aan de hand van computersimulaties konden de wetenschappers de katheter optimaliseren en vaststellen hoeveel hydraulische druk er nodig was om de katheter aan te sturen door er een zoutoplossing in te persen. Door middel van een röntgenscanner kan de neurochirurg precies zien waar de katheter zich bevindt.

De wetenschappers in San Diego zijn optimistisch na een aantal succesvolle dierproeven met varkens. Er zullen nu eerst meer dierproeven plaatsvinden, en daarna zal het systeem ook op menselijke proefpersonen uitgetest worden.

Meer informatie

Bekijk een video van de University of California – San Diego over de bestuurbare katheter.

Referentie

Tilvawala Gopesh, Jessica H. Wen, David Santiago-Dieppa, Bernard Yan, J. Scott Pannell, Alexander Khalessi, Alexander Norbash, James Friend. Soft robotic steerable microcatheter for the endovascular treatment of cerebral disorders. Science Robotics, 2021; 6 (57): eabf0601 DOI: 10.1126/scirobotics.abf0601

X