Телероботізірованная система для лікування раку сечового міхура створена в сша

Відео: Молекула-вбивця знищить рак?

Рак сечового міхура є шостою по частоті формою раку в США.

Лікування раку сечового міхура відрізняється своєю дорожнечею, а базові методи, використовувані при цій формі раку, не зазнавали значних змін вже багато років.

Міждисциплінарне співробітництво інженерів і лікарів Університету Вандербільта і Університету Колумбії призвело до різкої зміни цієї ситуації. Доцент Університету Вандербільта Н. Сііман і його команда розробили прототип телероботізірованной платформи, яка може проникати в природні отвори тіла (уретру) і забезпечувати хірургам чудовий доступ до пухлин.

Це дозволяє багаторазово збільшити ефективність і безпеку лікування раку сечового міхура.

Нова система призначена як для діагностики новоутворень в сечовому міхурі, так і для видалення пухлини - так званої трансуретральної резекції.

Сііман сказав: «Коли я спостерігав сучасну трансуретральної резекцію пухлини, я був вражений. Інструменти дуже грубі і великі, а тканини пацієнта хірург здавлює і розтягує занадто сильно ».

Натхненний досвідом інженер спробував розробити систему, яка використовує мініатюрного робота для проведення цієї тонкої операції. Можливості нової системи були описані в авторській статті «Розробка та оцінка телероботізірованной платформи для мінімально інвазивного трансуретральної спостереження і втручання». Стаття була опублікована в недавньому випуску журналу «IEEE Transactions on Biomedical Engineering».

Спеціалізована телероботізірованная система «не виключає з процесу руки хірурга, а покращує їх можливості». Так прокоментував появу новинки Дюк Херрелл, доцент урологічної хірургії та біомедичного інжинірингу, який спеціалізується на мінімально інвазивної онкології в Медичному центрі Університету Вандербільта.

Традиційний метод, який спостерігав Сііман, включає введення гнучкої трубки (резектоскопа) через уретру в сечовий міхур. Інструмент містить кілька каналів, які забезпечують циркуляцію рідини, дають доступ ендоскоп і інструментам, за допомогою яких роблять біопсію або видаляють (припікають) пухлини. У деяких випадках використовують інструменти з оптоволоконним лазером, щоб вбити ракові клітини.

Ендоскоп може дати можливість хорошого огляду навколо отвору уретри, але доступ до інших ділянок слизової не так зручний. Лікар повинен тиснути або крутити ендоскоп, щоб оглянути віддалені ділянки слизової сечового міхура. Такі дії також необхідні при резекції пухлин, розташованих в важкодоступних місцях.

Якщо хірург, який проводить ендоскопічну біопсію, визначає, що пухлина проросла через м`язовий шар сечового міхура, то може бути призначена цистектомія - видалення сечового міхура за допомогою розрізу черевної стінки. Часто це робиться звичайним хірургічним роботом. Але якщо лікар вважає, що пухлина зачіпає тільки слизову оболонку сечового міхура, то він може видалити її за допомогою резектоскопа.

Рак сечового міхура - дуже дороге захворювання. Висока вартість обумовлена тим, що рак дуже стійкий, тому хворим потрібно тривале спостереження, а нерідко і повторні операції. Серед факторів, які заважають вилікувати рак з першої спроби, труднощі з розпізнаванням чітких меж пухлини під час трансуретральної резекції. Це призводить до того, що частина ракових клітин на кордоні пухлини може залишатися незайманою.

Доктор Херрелл каже, що довгий резектоскоп робить трансуретральної резекцію пухлини сечового міхура незручною і складною процедурою.

Телероботізірованная система створена спеціально для операцій в таких умовах. Сама машина за розміром і формою схожі на невеликій термос, але її робочий кінець має всього 5,5 міліметрів в діаметрі, і включає сегментированную механічну «руку». Тонка рука робота може повертатися і згинатися в різні боки, направляючи інструмент в потрібну точку. На кінці руки знаходиться підсвічування, оптоволоконний лазер для припікання пухлини, волоконний ендоскоп для огляду і мініатюрні щипці для взяття зразка тканини.

Інженери повідомляють, що вони можуть контролювати позицію руки робота, змінюючи її на частки міліметра. Такий точності більш ніж достатньо для проведення успішної операції. Вони продемонстрували, що пристрій здатний брати зразки тканини для біопсії і успішно припікати маленькі пухлини лазером.

Волоконний ендоскоп отримує зображення на 10 000 пікселів, яке передається на монітор в операційній. Ендоскоп вільно повертається і дозволяє збільшувати зображення, тому обстеження видалених ділянок сечового міхура стає порівняно простим завданням. Зараз вчені працюють над подальшим покращенням пристрою. Розглядається можливість заміни волоконного ендоскопа мініатюрної цифровою камерою.

У майбутньому дослідники збираються включити додаткові методи візуалізації, щоб поліпшити здатність робота ідентифікувати краю пухлини. Можливо, буде впроваджена флуоресцентна ендоскопія або оптична когерентна томографія (ОКТ), яка використовує оптичні хвилі інфрачервоного діапазону. Також розглядається додаткове застосування ультразвуку.

До того ж до цих великим діагностичним можливостям дослідники планують надати руці робота тактильну чутливість. Технологія посиленою зворотного зв`язку дозволить вимірювати ступінь тиску механічної руки на тканини пухлини. Доктор Андреа Баджо використовував цю можливість для розробки алгоритмів, які дозволяють роботові віртуозно «обмацувати» пухлина, слідуючи точно по межі пухлини.

Доктор Херрелл каже: «Хірурги зазвичай ідентифікують кордон пухлини з точністю близько міліметра, але наш робот здатний робити це з точністю, на порядок перевищує можливості людини. Впровадження додаткових технологій допоможе визначати кордон пухлини на клітинному (!) Рівні ».

Тепер команда вчених планує навчити робота визначати межі пухлини і видаляти злоякісні клітини разом з найтоншої смужкою оточуючих здорових тканин. У всьому цьому процесі хірурга залишиться тільки направляти розумну машину і давати їй команди.

Крім того, інженери працюють над численними заходами безпеки телероботізірованной системи. Наприклад, оператор може встановити максимальну глибину розрізу лазером і інші параметри, за дотриманням яких буде стежити сама машина. Ці заходи безпеки є пріоритетними для Сіімана: робот повинен проникати в людське тіло і абсолютно безпечно взаємодіяти з ним.