Рак печени придумали лечить с помощью микророботов

Канадские специалисты из Исследовательского центра больницы Монреальского университета под руководством радиолога Жиля Сулеза изобрели метод лечения опухолей печени с помощью микророботов с наведением в устройстве магнитно-резонансной терапии (МРТ).


Идея запуска микроскопических роботов в кровоток в лечебных целях не нова и довольно реалистична. Управляемые внешним магнитным полем миниатюрные биосовместимые роботы из намагничиваемых наночастиц оксида железа теоретически способны оказывать терапевтический эффект, причём специализированным, узконаправленным образом.

Но до сих пор на пути к реализации лежала техническая помеха: сила притяжения между микророботами превышала силу магнитного поля, что ограничивало возможность управлять ими, когда опухоль располагалась выше места введения частиц. Хотя магнитное поле аппарата МРТ высокое, специальные контрастные жидкости, используемые для навигации и получения МРТ-снимков, в этом смысле слабее.

Жиль Сулез рассказал, что для решения этой проблему учёные разработали специальный алгоритм. Он определяет положение тела пациента во время клинической МРТ, чтобы использовать силу тяжести в сочетании с магнитной навигацией. Комбинированный эффект облегчает микророботам путешествие к артериям, которые питают злокачественную опухоль. Изменяя ориентацию магнитного поля, специалисты получают возможность точно направлять микроботов к участкам, нуждающимся в терапии, сохраняя при этом здоровые клетки.

Описание концепции с доказательствами успеха опубликовали в научном журнале Science Robotics. Новая терапевтическая технология может изменить методы радиологического воздействия, используемые для лечения рака печени.

А проблема давно нуждается в решении. Такой распространённый вид онкологического заболевания печени, как гепатоцеллюлярная карцинома, ежегодно становится причиной 700 тыс. летальных исходов во всём мире. Чаще всего такую карциному лечат путëм трансартериальной химиоэмболизации. Это сложное вмешательство в организм, которое под силу лишь медикам с высокой квалификацией. Химиоэмболизация или трансартериальная химиоэмболизация — процедура доставки лекарства прямо к опухолям. В печёночную артерию вставляют катетер. Когда подачу крови блокируют, раковая опухоль перестает получать необходимые ей кислород и питательные вещества. При этом приходится блокировать кровоснабжение раковых клеток с помощью микрокатетеров во время просвечивания рентгеном.

Сулез рассказал, что новый метод магнитно-резонансной навигации можно реализовать с помощью имплантированного катетера вроде тех, которые используются при химиотерапии. Ещё одно преимущество новации в том, что опухоли лучше видны во время МРТ, чем на рентгеновских снимках.

Благодаря разработке совместимого с МРТ инжектора учёные смогли собирать своего рода «поезда» из намагничиваемых микророботов. Их магнитная сила выше, так что их легче и направлять, и обнаруживать на изображениях, получаемых на аппаратуре МРТ.

Благодаря этому учëные могут гарантировать не только правильное направление «поезда» из роботов, но и оптимальное воздействие терапии. Кроме того, со временем планируется, что каждому микророботу доверят определённую часть лечения, поэтому важно, чтобы радиологи знали, сколько их всего.

Испытания проводили на 12 свиньях, чтобы как можно точнее имитировать анатомию будущих пациентов. Получилось убедительно: микророботы перемещались по ветвям печëночной артерии и достигали цели, как и было предписано им алгоритмом процедуры.

Кроме того, команда Сулеза убедилась, что локализация опухоли в разных частях печени не влияет на эффективность разработанного подхода.

На основе анатомического атласа печени человека они смоделировали движение микророботов в органах 19 условных пациентов, которым понадобилась бы трансартериальная химиоэмболизация. У них предполагалось в общей сложности 30 опухолей в разных местах печени. Более чем в 95% случаев местоположение опухоли было совместимо с алгоритмом навигации для достижения микроботами цели.

Несмотря на описываемый авторами научный прогресс до реализации в клиниках разработанной технологии ещё далеко.

Используя искусственный интеллект, исследователям необходимо оптимизировать навигацию микророботов с учётом реального времени, местоположения в печени, а также перекрытия сосудов, проходящих через опухоль.

Учёным также потребуется смоделировать кровоток, положение пациента и направление магнитного поля с помощью компьютерной модели движения жидкости по сосудам. Это позволит учесть все параметры при транспортировке микророботов к опухоли-мишени и тем самым повысить точность процедур.