Успешное наведение инструментов через глубокие и извилистые сети кровеносных сосудов

Команда профессора Сильвена Мартеля из Лаборатории наноробототехники Политехнического университета Монреаля разработала новый подход к решению одной из главных проблем эндоваскулярной хирургии: как достичь наиболее труднодоступных участков тела. Их решение — роботизированная платформа, использующая краевое поле сверхпроводящего магнита клинического магнитно-резонансного томографа (МРТ) для наведения медицинских инструментов через более глубокие и сложные сосудистые структуры. Подход успешно продемонстрирован in vivo и описан в статье, опубликованной в Science Robotics.

Использование краевого поля МРТ

Основная проблема — продвижение тонкого проводника (гид-провода) через длинные, узкие и извилистые кровеносные сосуды. Трение о стенки и недостаточная жесткость провода делают это невозможным. Решение — использование направленной силы притяжения, дополняющей силу проталкивания.

Наконечник инструмента намагничивается и притягивается внешним магнитом. Для навигации в глубоких сосудах требуется очень сильное магнитное поле. Идея профессора Мартеля — использовать не основное однородное поле внутри тоннеля МРТ-сканера (необходимое для визуализации), а краевое поле снаружи аппарата.

"Для нас это краевое поле представляет собой отличное решение, которое намного превосходит лучшие существующие подходы магнитного наведения... Насколько нам известно, это первый случай, когда краевое поле МРТ было использовано для медицинского применения", — объясняет профессор Мартель.

Краевое поле имеет очень высокую амплитуду, которая быстро затухает, что идеально для создания сильного направленного притяжения.

Перемещение пациента вместо поля

Чтобы направлять инструмент, необходимо менять ориентацию силы притяжения. Поскольку МРТ-сканер неподвижен, вместо него перемещают пациента.

Команда разработала роботизированный стол, который позиционирует пациента в краевом поле рядом со сканером. Стол, созданный аспирантом Арашем Азизи, может двигаться по всем осям, оптимально ориентируя пациента для каждого этапа пути инструмента. Это стало возможным благодаря системе картирования направленных сил магнитного поля сканера — методу, названному Навигацией в Краевом Поле (Fringe Field Navigation, FFN).

Результаты и перспективы

In vivo исследование с рентгеновским картированием подтвердило, что система FFN способна эффективно и минимально инвазивно направлять инструменты крайне малого диаметра в глубокие, сложные сосудистые структуры, ранее недоступные для известных методов.

Эта роботизированная платформа значительно превосходит ручные процедуры и существующие магнитные системы. Она открывает возможность проведения эндоваскулярных вмешательств в самых глубоких и пока недоступных областях человеческого тела.

Метод обещает расширить возможности для диагностики, визуализации и локального лечения. В частности, он может помочь в наименее инвазивных процедурах, включая лечение повреждений мозга, таких как аневризма или инсульт.