2018. július–augusztus: jegyzet, portré, anyagtudomány, tudomány, zöldkörnyezet, Nemzeti Agykutatási Program, agykutatás, robotika, nanotechnológia, innováció, ipari automatizálás, közlekedés, lézer, neutronkutatás, energiagazdálkodás, megújuló energia, építés, vízgazdálkodás, it
2018. augusztus 1.

Szerző:
Szegedi Imre

Fotó:
agykutatas.hu

ROSA robot az agyban

A Parkinson-kór tüneteit enyhítő elektródákat ültettek be egy férfi agyába a ROSA nevű csúcskategóriás idegsebészeti robot segítségével áprilisban, az Országos Klinikai Idegtudományi Intézetben (OKITI). Korábban Magyarországon, de az egész kelet-közép-európai régióban sem került sor ehhez hasonló beavatkozásra, és ez a Nemzeti Agykutatási Program (NAP) újabb jelentős eredménye.


Túlzás nélkül állíthatjuk, hogy új korszak kezdődött a nagy hagyományokkal rendelkező Országos Klinikai Idegtudományi Intézetben: 2018. április 20-án a világ egyik legfejlettebb idegsebészeti robotja, a ROSA közre­működésével megoperáltak egy Parkinson-kóros, hetvenéves férfit.

A műtétet Erőss Loránd idegsebész, az intézet Funkcionális Idegsebészeti Osztályának vezetője végezte. Az első páciens, Onger György tünetei már a műtét alatt megszűntek; azért vártak egy hónapot az itthon szenzációnak számító műtét bejelentésével, hogy a beteg megerősödjön, kibírja a sajtó munkatársainak rohamát. Ami be is következett, hiszen tucatnyi forgatócsoport mellett az elektronikus és az írott sajtó képviselői is nagy számban meg­jelentek a tájékoztatón. Onger Györgynél öt éve diagnosztizálták a betegséget, melynek életminőséget leginkább rontó tünete a nyu­galmi kézremegés, szakszóval tremor volt. A férfi kézremegése miatt se inni, se újságot olvasni nem tudott egyedül. Az életminőséget jelentősen lerontó kézremegés a múlté, a sajtótájékoztatón mindenki láthatta, hogy a férfi kezei az egészséges emberek kezével azonos módon működnek.

Amikor a ROSA segítségével tizedmilliméter pontossággal ültette be Erőss Loránd és munkacsoportja az előre megadott menetrend alapján Onger György agyába a két mélyagyi stimulációs elektródát, a kézremegés abban a pillanatban szinte teljesen megszűnt. (Egy-egy ilyen elektróda és a hozzá csatlakozó neuropacemaker folyamatosan ingerli az agy mélyen elhelyezkedő területét, helyreállítva a mozgászavart okozó ideghálózatok hibás működését.) A férfi arról számolt be, hogy a műtét jelentős részében ébren volt, folyamatosan válaszolt az orvosok kérdéseire, a beavatkozás közben nem érzett fájdalmat. Csupán egy dolog zavarta: a koponyáját mozdulatlanul tartó fém célzókeret szorítása volt kellemetlen, amit hosszú órákon keresztül kellett elviselnie. De ennyi belefért, hiszen hatalmas a különbség a műtét előtti és utáni állapota között.

Mélyagyi stimuláció
A Parkinson-kór kezelésének egyik legkorszerűbb módja az úgynevezett mélyagyi stimuláció, amikor elektródákat ültetnek a páciens fejébe. A mélyagyi stimulációban általában egy vagy két elektródát ültetnek be a rendkívül pontosan meghatározott célterület(ek)re, azonban vannak olyan betegségek, amelyeknél ennél jóval több elektróda behelyezésére lehet szükség. A ROSA segítségével egy gyerekkora óta epilepsziában szenvedő férfi agyába például 17 elektródát ültettek, hogy megfigyeljék, térben és időben pontosan hogyan áramlanak az elektromos jelek a beteg agyában egy epilepsziás roham alatt. Az epileptológusok ez alapján képesek meghatározni, mely agyterület a rohamok kiindulópontja. Ha pedig az epilepsziát indító fókusz eltávolítható, mert nem vesz részt a jó életminőséghez elengedhetetlen agyi funkciókban, mint például a mozgás vagy beszéd, akkor a rohamok akár véglegesen megszüntethetők.

Az ehhez hasonló elektrofiziológiai monitorozást leggyakrabban a koponyacsont nagy darabjának eltávolítása után, közvetlenül az agy felületére helyezett elektródahálóval végzik. Az apró nyílásokon betolt elektródák használata ehhez képest „kulcslyuksebészet”, ami jóval kevesebb műtéti kockázattal jár. A robot használata itt jelentősen csökkenti a műtét időtartamát, ráadásul a ROSA a hagyományos célzókészülékek számára elérhetetlen irányokból is meg tudja közelíteni az agyat.

Egy-egy beavatkozást akár többhetes, esetleg hónapokig tartó előkészület előz meg. Ahhoz, hogy egy beteg agyába mélyagyi stimulációs elektródákat ültessenek, először neurológiai, pszichológia, pszichiátriai és agyi képalkotó vizsgálatokon kell átesnie. Meg kell állapítani, hogy a megfigyelt mozgászavar hátterében állhat-e olyan ok, amit egészen máshogy lehetne kezelni. Fontos, hogy a betegnél ne legyen jelen olyan kórkép, amely esetleg romolhat a műtét után (például demencia), hiszen ilyenkor összességében nem tudnának javítani az életminőségén. Végül pedig el kell választani az egyéb hasonló tünetekkel járó kórképektől.

A következő lépésben az orvoscsapat MR-vizsgálattal elkészíti a beteg agyának digitális modelljét, majd ezen meghatározza a beavatkozás célpontjának pontos helyét. Az OKITI-ben nemcsak egyes agyterületeket (magokat), hanem a köztük levő pályákat is integrálják a célpont meghatározásához. Mindez a korábbiaknál lényegesen pontosabb célzást tesz lehetővé. Az előkészítés végső fázisában egy fém célzókeretet erősítenek a beteg koponyájához, hogy egyrészt rögzítse a fejet a műtét alatt, másrészt pedig koordináta-rendszerként szolgáljon, melyhez viszonyítva pontosan be lehet majd célozni az agy modelljén megadott helyeket. Az utolsó lépés maga a műtét.

A műtét során rögzítik a beteg fejére erősített keretet, és lyukakat fúrnak a koponyáján az elektródák behelyezéséhez. Ezután egy háromdimenziós célzókészülékkel beállítják az agy modelljén korábban megadott célpontok helyzetét és a behatolás irányát, utána egymás után beültetik az elektródákat mindkét agyféltekébe. 1,27 milliméteres vagy annál kisebb átmérőjű, tompa végű elektródákat használnak, melyek sérülés nélkül tolják szét az idegszövetet.

Az OKITI-ben található eszközt egy órán keresztül közvetlen közelről is megtekinthették az újságírók. A szakemberek türelmesen elmagyarázták, hogy a csúcskategóriás sebészeti robot lézeres célzófeje hogyan méri be a beavatkozás helyét, hogyan vezérel­hető egy érintőképernyőről a mozgása, milyen keretbe kell a páciens fejét szorosan befogni. (Hogy még érthetőbb legyen, egy félbevágott műkoponyát tettek a keretbe.)

Halász László rezidens demonstrálja a ROSA nevű idegsebészeti robot működését a sajtó­tájékoztatón. (Forrás: MTI/Bruzák Noémi)

Az áprilisi műtéten részt vett Stephan Chabardes, a Grenoble-i Idegsebészeti Klinika intézetvezető professzora (aki a világhírű Forma–1-es autóversenyzőt, a síelés közben súlyos koponyatörést szenvedett német Michael Schumachert is műtötte). A grenoble-i intézet a világ egyik vezető idegsebészete, és a ROSA-t kifejlesztő francia Medtech cég egyik referenciaintézménye. Itt fejlesztette ki és alkalmazta először Parkinson-kóros és más mozgászavarban szenvedő betegeknél a mélyagyi stimulációs technikát Alim-Louis Benabid professzor, aki elsőként kezdett robotokat használni ezeknél a beavatkozásoknál.

Erőss Loránd idegsebész (balra) és Stephan Chabardes professzor

A robotra folyamatosan szükség lesz, hiszen nagyon sok ember szorul a segítségére. Testünk mozgásait az agy szabályozási körei teszik lehetővé. Ezekben a hálózatokban az információ különféle agyterületek között áramlik az idegpályákon. Ha valamilyen okból, például a Parkinson-kór agyi elváltozásai következtében egy-egy ilyen agyterület működése sérül, zavar keletkezik a szabályozási körben, ami fizikai tünetekben jelentkezik. Ilyen tünet a Parkinson-kórra jellemző remegés, illetve merev, meglassult mozgás. A világon mintegy 6,3 millióan élnek Parkinson-kórral, a betegségben szenvedők száma Európában kétmillióra tehető. Kontinensünkön az agy és az elme betegségeinek kezelése egy átfogó tanulmány szerint jóval nagyobb költséggel jár, mint például a rákkal, valamint a szív- és érrendszeri megbetegedéssel küzdők kezelése összesen. „Az Európai Unióban végzett felmérés szerint az agy és az elme betegségei egy évben 800 milliárd eurót emésztenek fel, ami másfélszer annyi, mint az öt következő legdrágább betegség kiadási költségei együttvéve” – emelte ki a tájékoztatón Freund Tamás neurobiológus, akadémikus, a NAP elnöke. Az Alzheimer- és a Parkinson-kór vagy éppen a népbetegségnek számító depresszió – hogy csak a legismertebbeket említsük – hosszan tartó állapot lehet, a kezelésen túl rengeteg járulékos költséggel és emberi fájdalommal. Ráadásul a várható élettartam folyamatosan nő, így számos, inkább az időskorra jellemző idegrendszeri megbetegedés várhatóan még többeket érint majd. A kétezres évek első évtizedének végére világossá vált, hogy összetett alap- és alkalmazott kutatási programokra van szükség ahhoz, hogy kezdjenek valamit ezzel a helyzettel.

Azért az OKITI-be került ez az eszköz, mert az intézetben Erőss Loránd és munkacsoportja a Nemzeti Agykutatási Program keretében évek óta foglalkozik innovatív idegsebészeti, epilepszia­sebészeti eljárások alkalmazásával, amelyekbe mostantól a ROSA is bekapcsolódik. A robot, némileg leegyszerűsítve, egy programozható, automatizált célzókészülék, amely kapcsolatot teremt a műtéti terv háromdimenziós agymodellje és a műtőben fekvő beteg valódi agya között. Más szavakkal: a szinte teljesen hangtalanul mozgó robotkar lényegében egy végtelenül precíz és nagy állóképességű, a műtétet végző orvos keze alá dolgozó asszisztens. A ROSA használatának előnyeit talán az mutatja a legjobban, hogy egy epilepsziaműtétnél – amikor diagnosztikus céllal 15-20 elektródát implantálnak az agyba – az eddig szokásos 10-12 óra helyett mindössze három órára csökkenhet a beavatkozás ideje. A Parkinson-kór műtéteinél a robot 0,6 milliméteres célzási pontossága jelent nagy előnyt, mivel az agy mélyén elhelyezkedő célpont mérete egy 3 × 6 milliméteres mag hátsó harmada. A sajtótájékoztatón Erőss Loránd arra hívta fel a figyelmet, hogy az idegsebészet a technikai fejlődés jóvoltából átalakulóban van. „Az új képalkotó eljárá­soknak köszönhetően olyan agyterületeket, idegpályákat látunk, melyeket öt éve még nem. Látjuk az agyi funkciók működését, a műszerekkel képesek vagyunk észlelni az agyban a páciens kezének mozgását, gondolkodását is” – emelte ki az osztályvezető főorvos.

Az OKITI a robot legfejlettebb verzióját tudta megvásárolni. A Magyarországon és a régióban is egyedülálló sebészeti robot beszerzését a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs (NKFI) Hivatal Nemzeti Versenyképességi és Kiválósági Programjának 1,2 milliárd forintos támogatása tette lehetővé, amit az OKITI a Femtonics Kft.-vel közös konzorciumban nyert el a Kiemelkedő halálozási kockázattal járó betegségek gyógyításának eredményességét lényegesen javító nemzeti program keretében. (A 2016 elején, azaz a Nemzeti Agykutatási Program első szakaszában közzétett pályázaton nyertes konzorcium számára 2016 novemberében derült ki, hogy elkezdődhet a munka.)

Az orvosokból, gépész-, optikai tervező-, villamos-, szoftverfejlesztő mérnökökből, biológusokból, lézerfizikusokból álló multidiszciplináris konzorcium munkatársai a gyógyítás mellett kutatásra is használják a robotot. Céljuk, hogy a ma használt lézermikroszkópoknál gyorsabb, térbeli méréseket lehetővé tevő, úgynevezett kétfoton-mikroszkópot fejlesszenek ki. A 3D-s mikroszkóp használatához szükség van speciális fluoreszcens festékre is, ami az idegsejtek aktivitását teszi láthatóvá – ennek fejlesztése ugyancsak a következő két-három év feladata. Mivel sokszor az agy belsejében zajlanak azok a jelenségek, amelyek kutatási vagy gyógyítási szempontból relevánsak, ezért lényeges a pályázati támogatásból beszerzett sebészeti robot szerepe, mert az embernél sokkal pontosabban, tizedmilliméteres precizitással juttatja el az elektródákat a kívánt helyre.

Erőss Loránd idegsebész és munka­csoportja a műtét előtti percekben a ROSA elindítása előtt.

A műtétet végző Erőss Loránd főorvos tájékoztatása szerint a gyógyszerrel nem enyhíthető esetek kezelésének legkorszerűbb módja az úgynevezett mélyagyi stimuláció, amikor elektródákat ültetnek a páciens fejébe. Ezek tulajdonképpen agyi pacemakerek, amelyek folyamatosan ingerlik az agy bizonyos, mélyen elhelyez­kedő területeit, ezáltal helyreállítják vagy javítják a mozgászavarban részt vevő hálózatok hibás működését. A beavatkozáshoz először neurológiai vizsgálatokkal és agyi képalkotó eljárásokkal meg­határozzák, pontosan mely agyterületekre érdemes beágyazni az elektródákat, és milyen irányokból hatoljanak be a koponya­csonton fúrt nyílásokon keresztül az agyba. A műtét során ezeknek a behatolási irányoknak az alkalmazásához igen precíz célzókészülékre és hosszadalmas beállításokra van szükség. Ebben jelent hatalmas segítséget a ROSA.

Erőss Loránd a műtét első fázisában regisztrálja a beteg fejének helyzetét a térben a robot számára.

A műtét előkészítése természetesen ugyanolyan fontos, mint maga a műtét: az idegsebész orvosok egy sor neurológiai vizsgálattal, agyi képalkotó eljárással határozzák meg, hogy pontosan mely agyterületekre kell beágyazni az elektródákat. A robot nem önálló, minden esetben előre megadott algoritmust hajt végre, minden egyes lépés előtt megerősítést kér a műtétet vezető orvostól, és a legkisebb eltérés esetén is leáll és visszahúzódik. Miért fontos egy ilyen robot használata? A ROSA 0,6 milliméteres pontossággal, az emberi hiba kizárásával dolgozik, nem fárad, a karja nem remeg, gyorsan, határozottan képes az érzékeny agyszövetek között a megadott célig eljuttatni az elektródákat.

A Parkinson-kóros beteg műtét alatti makroelektródás stimulációjának hatását vizsgálja a munkacsoport, így határozzák meg a végleges terápiás elektródapozíciót.

Az OKITI-be csak komplikált esetek kerülnek. Egyre több olyan epilepsziás betegük van, akinek az agyában a legmodernebb képalkotó eljárások sem találnak eltérést, az érintett mégis súlyos tüneteket produkál. Vajon honnan indulhat a roham? A ROSA a bonyolult esetek kivizsgálásában segíti a szakembereket.

Pálinkás József,
az NKFI Hivatal elnöke az eseménnyel kapcsolatban azt hangsúlyozta, hogy „Magyarországon eddig nem használt technológia műtéti alkalmazása is azt bizonyítja, hogy a felfedező kutatásokat, a célzott fejlesztéseket és az innovatív vállalkozásokat kiegyensúlyozottan ösztönző versenypályázati finanszírozással érhető el az innovációs teljesítmény fokozatos és fenntartható javulása, aminek eredményeit a támogatott orvosi kutatások esetében a betegek is tapasztalhatják.” (Az NKFI Alapból 2014 és 2017 között 11 tematikus nemzeti program indult, ez idén további öt programmal egészül ki.)

Mi az a NAP 2.0?
A rövidítés a Nemzeti Agykutatási Program második négyéves pályázati ciklusát jelenti, mely 2017. december 1-jén kezdődött. A magyar kormány 2012 végén hirdette meg az első Nemzeti Agykutatási Programot, azaz a NAP 1-et, néhány hónappal megelőzve az Európai Unióban és az Egyesült Államokban indult hasonló (persze nagyobb összegű) jelentős agykutatási projekteket. Négy évre összesen 12 milliárd forint pályázati forrást lehetett elnyerni kutatólaboratóriumok alapítására és működtetésére, csúcstechnológiás műszerek beszerzésére, és nem utolsósorban kiváló kutatók hazacsábítására. A program elnökének az Agy-díjas Freund Tamást kérték fel. A tapasztalatok szerint a NAP segített abban, hogy a magyar agykutatás tartósan a világ élvonalába kerüljön, emellett a kutatások egyes eredményeinél már a klinikai alkalmazások is körvonalazódnak.

A Nemzeti Agykutatási Program második ciklusa 2021. november 30-áig tart. Az újabb négyéves időtartamra összesen 6,5 milliárd forintra lehetett pályázni. Az alacsonyabb pályázható összeget az indokolta, hogy a NAP 2.0 jelentős részben az első ciklusban sikere­sen szerepelt laboratóriumok további munkáját támogatja, így már nem lesz szükség olyan mértékű műszerbeszerzésre, mint az első ciklusban (ott az ilyen kiadások 3,6 milliárd forintra rúgtak). A NAP 2.0 fő célja a legkiválóbb kutatócsoportok további támogatása, a kialakult világszínvonalú infrastruktúra nyújtotta egyedülálló lehetőségek kihasználása.

A NAP első ciklusában nem egyszerűen ígéretes laborok kaptak támogatást és műszereket, hanem egy egész kiválósági hálózat alakult ki: kutatóintézetek, egyetemek és kórházak működtek együtt és publikáltak közös tanulmányokat. A NAP 2.0 egyik kiemelt célja, hogy ez a hálózat együtt maradjon, és résztvevői minél jobban kihasználják az együttműködési lehetőségeket. A program emellett arra is ösztönzi résztvevőit, hogy további forrásokra is pályázzanak, és próbáljanak önállósodni, hogy később NAP-támogatás nélkül is megálljanak a saját lábukon. A kiírók nem titkolt reménye az is, hogy a befogadó intézmények a program lezárulta után is lehetővé teszik a sikeres laboratóriumok működését, és így az agykutatási kiválósági hálózat egyre „önjáróbbá” válik. A NAP fontos célja az is, hogy biztosítsa a transzlációt – azt, hogy az eredmények a kutatóhelyektől minél hamarabb eljussanak a gyógyításba és az egészségfejlesztésbe, megelőzésbe is. Ez nemcsak új klinikai és prevenciós eljárások, gyógyszerek, műszerek felfedezéseken alapuló kifejlesztése révén képzelhető el, hanem a közgondolkodás fejlesztésével is, rendszeres tájékoztatás, híradás és oktatás, képzés révén.

A NAP 2.0 a nyilvánosság tájékoztatását is igen fontosnak tartja. Ezért a robottal segített műtétet bemutató tájékoztatón jelentették be, hogy agykutatas.hu címen a program valamennyi fontos eseményéről beszámolnak. Az újonnan indult portál cikkei között magazinunk korábbi írásai is olvashatók.

Valóban unikális eszközről van szó, hiszen egyetlen környező országban, még Ausztriában sincs ilyen berendezés. Belgiumnak, Svájcnak és Szaúd-Arábiának is csak egy-egy ilyen készüléke van. Kölntől keletre csak Moszkvában műtenek ilyen robot segítségével.•

 
Innotéka