Новый "робочервь" будет путешествовать по сосудам мозга и разрушать тромбы

Роботизированная нить (чёрного цвета) имеет диаметр менее 0,6 миллиметра и управляется дистанционно с помощью магнитов.

Фото MIT.

Тромбы, или сгустки крови, образующиеся в сосудах, опасны, где бы они ни возникали. Однако наибольшую угрозу представляют тромбы в мозге. Последствиями тромбообразования могут быть аневризма и инсульт.

Сегодня проводить очистку сосудов головного мозга от сгустков крови врачам помогает эндоваскулярное (внутрисосудистое) хирургическое вмешательство. Специалист вводит тонкую проволоку в крупную артерию пациента, обычно через ногу или пах. Руководствуясь показаниями флюороскопа, который отображает рисунок кровеносных сосудов с помощью рентгеновских лучей, хирург вручную направляет проволоку в повреждённый сосуд мозга. Такая методика позволяет не только установить точное местоположение тромба, но и ввести в нужную область катетер для доставки препарата, разжижающего сгусток, либо устройство для выведения последнего.

Однако металлические либо полимерные инструменты, которые используются для этой процедуры, могут вызывать трение или даже застревать в труднопроходимых местах. С определёнными рисками сталкиваются и сами врачи, которые в процессе операции подвергаются облучению.

Эти проблемы решает новая разработка, представленная инженерами из Массачусетского технологического института.

Команда создала нитевидного робота, который может с лёгкостью скользить по извилистым лабиринтам сосудов головного мозга. Новая разработка в сочетании с современными эндоваскулярными технологиями позволит оперативно лечить труднодоступные области головного мозга. При этом процедура станет более безопасной и для пациентов, и для хирургов.

"Если на острый инсульт можно будет отреагировать в течение первых 90 минут, выживаемость пациентов может значительно возрасти, – поясняет соавтор работы Сюаньхэ Чжао (Xuanhe Zhao). – Если бы мы могли разработать устройство, чтобы обратить вспять закупорку кровеносных сосудов в течение этого времени, мы могли бы избежать долгосрочных повреждений головного мозга".

По словам авторов работы, основу их "робочервя" составляет нить из никель-титанового сплава, или нитинола. Тонкая проволока из такого материала прекрасно изгибается и при этом остаётся упругой, поэтому её можно провести по самым узким и извилистым сосудам.

Этот сердечник учёные покрыли составом с магнитными частицами. А сверху нанесли слой гидрогеля, который не влияет на чувствительность магнитных частиц, но делает поверхность устройства биосовместимой и гладкой, снижая трение.

Устройство имеет диаметр менее 0,6 миллиметра и управляется дистанционно с помощью магнитов.

Команда уже провела несколько испытаний "робочервя". В одном из экспериментов он преодолел "полосу препятствий" из миниатюрных колец. Авторы сравнили этот тест с вдеванием нити в игольное ушко.

Для другого испытания использовали силиконовую копию человеческого мозга в натуральную величину. Её создали на основе компьютерной томографии головного мозга пациента. Основные кровеносные сосуды заполнили жидкостью, по вязкости напоминающей кровь, и дополнили картину сгустками и аневризмами.

Далее исследователи вручную манипулировали большим магнитом, чтобы направить робота по нужным траекториям внутри сосудов.

Специалисты отмечают, что остались довольны итогами этих испытаний. Манёвренность "робочервя" оказалась выше, чем у традиционных инструментов. При этом гладкое покрытие снизило риск, связанный с трением, а возможность дистанционного контроля обезопасила хирургов.

"Существующие платформы могут воздействовать магнитным полем и одновременно выполнять процедуру рентгеноскопии, и врач может находиться в другой комнате или даже в другом городе, контролируя магнитное поле с помощью джойстика", – поясняет ведущий автор исследования Юнхо Ким (Yoonho Kim).

На следующем этапе исследователи намерены протестировать устройство на животных моделях, а также расширить его функциональность. В частности, "робочервя" хотят использовать для целевой доставки лекарств, разжижающих кровь.

Кроме того, учёные планируют поэкспериментировать с другой методикой – рассасыванием сгустков крови под воздействием луча лазера. Чтобы продемонстрировать жизнеспособность идеи, в одном из экспериментов нитинол, из которого состоит сердцевина устройства, заменили оптическим волокном. Специалистам удалось при помощи магнита направить робота в целевую область, а затем активировать лазер, который выполнит остальную работу.

Подробнее об этой разработке рассказывается в статье, опубликованной в журнале Science Robotics.

Кстати, "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) также рассказывали о нанороботах, которые очистят кровь от бактерий и токсинов. А проблему закупоренных артерий учёные ранее предложили решать при помощи нанороботов-штопоров.