Лечение рака печени микророботами под управлением магнитного поля
Канадские исследователи под руководством радиолога из Монреаля Жиля Суле разработали новый подход к лечению опухолей печени с помощью микророботов, управляемых магнитным полем в аппарате МРТ.
Микроскопические биосовместимые роботы, сделанные из намагничиваемых наночастиц оксида железа, могут доставлять лечение целенаправленно. Однако существовало техническое препятствие: сила тяжести этих микророботов превышала магнитную силу, что ограничивало их наведение, когда опухоль расположена выше места инъекции.
Решение проблемы: Учёные разработали алгоритм, определяющий положение тела пациента в клиническом МРТ, чтобы использовать силу тяжести в сочетании с силой магнитной навигации. Это облегчает движение микророботов к артериальным ветвям, питающим опухоль. Изменяя направление магнитного поля, можно точно направлять их к целевым участкам, сохраняя здоровые клетки.
К большей точности
Это доказательство концепции, опубликованное в Science Robotics, может изменить подходы интервенционной радиологии для лечения рака печени.
Наиболее распространённый из них, гепатоцеллюлярная карцинома, является причиной 700 000 смертей в год во всем мире. Его часто лечат трансаретериальной хемоэмболизацией — инвазивным методом с использованием микрокатетеров под контролем рентгена.
Преимущества нового подхода:
- Можно использовать имплантируемый катетер, как при химиотерапии.
- Опухоли лучше визуализируются на МРТ, чем на рентгене.
Благодаря разработке совместимого с МРТ инжектора микророботов учёные смогли собирать "поезда частиц" — агрегаты намагничиваемых микророботов. Они обладают большей магнитной силой, их легче направлять и обнаруживать на МРТ-изображениях. Это позволяет контролировать не только направление, но и адекватность дозы лечения.
Испытания и моделирование
Исследователи провели испытания на 12 свиньях, чтобы максимально приблизиться к анатомическим условиям пациента. Результаты были убедительными: микророботы преимущественно перемещались по целевым ветвям печёночной артерии, определённым алгоритмом, и достигали цели.
С помощью анатомического атласа человеческой печени команда смоделировала наведение микророботов для 19 пациентов, ранее лечившихся трансаретериальной хемоэмболизацией (всего 30 опухолей в разных местах). Более чем в 95% случаев расположение опухоли было совместимо с алгоритмом навигации для достижения цели.
Путь к клинике
Несмотря на прогресс, до клинического применения технологии ещё далеко. Следующие шаги:
- Оптимизация навигации в реальном времени с помощью ИИ для обнаружения местоположения микророботов и возможных закупорок в артериях.
- Моделирование кровотока, положения пациента и направления магнитного поля с помощью программного обеспечения, симулирующего поток жидкостей по сосудам. Это позволит оценить влияние параметров на доставку микророботов к опухоли и повысить точность метода.