Аневризмы и опухоли головного мозга приводят к более чем 750 тыс. смертей ежегодно. Одним из основных методов лечения является эмболизация, которая используется для блокирования кровотока. Эта процедура обычно проводится через введение катетера в бедренную артерию и его передвижение по сосудам до достижения целевого места, куда вводятся эмболические материалы для закрытия сосуда. Однако этот метод ограничен из-за сложности управления катетером в сложных сетях нейрососудов. Кроме того, хирурги подвергаются длительному воздействию радиации, поскольку процедура проводится под рентгеновским излучением.
Для дистанционного перемещения катетера можно использовать роботов, но это сложная задача, поскольку катетер может смещаться. Чтобы решить эти проблемы, команда из Университета науки и технологий Хуачжун в Ухане, Университета науки и технологий Китая в Хэфэе и Шанхайского университета Цзяо Тонг разработала мягкого робота с магнитным управлением.
Робот может выполнять роботизированную эмболизацию ветвей кровеносных сосудов, до которых обычные катетеры не могли добраться. Устройство состоит из намагниченного волокна, которое свернуто в спираль. Оно может маневрировать и приспосабливаться к сосудам различных размеров, перемещаясь вращательным движением под воздействием внешнего магнитного поля. Размер робота составляет всего около полумиллиметра, а его форма способна изменяться, подстраиваясь под нужды процедуры.
Команда предложила использовать робота в дополнение к процедуре эмболизации с помощью катетера. План состоит в том, чтобы сначала ввести катетер, а затем через катетер поместить робота внутрь кровеносного сосуда. Контроль происходит с помощью рентгеновской визуализации, позволяющей наблюдать перемещение устройства. Если робот попадет не в тот ответвленный сосуд, его можно легко переориентировать на правильный путь. Этот подход позволит максимизировать точность достижения нужных сосудов и повысить эффективность процедуры.
По достижении цели робот способен блокировать кровоснабжение ветви сосуда двумя способами. В первом случае несколько роботов собираются вместе, образуя плотную структуру, которая перекрывает приток крови. Это помогает снизить кровотечение из аневризмы и прекратить питание опухолей головного мозга. Роботы могут независимо контролироваться с помощью магнитных полей. Во втором случае робот направляет специальные частицы в ветвь сосуда для их сгущения и «голодания» опухоли. При этом временно блокируется здоровый сосуд до того момента, пока частицы не попадут в нужные ветви. После завершения процедуры робот легко удаляется из здоровой ветви.
В ходе тестирования на модельной системе кровеносных сосудов команда обнаружила, что два робота, находящиеся в здоровой ветви, достигли коэффициента блокировки частиц в 88%. Роботы также были протестированы на задних лапах кроликов. По словам исследователей, через три недели после эмболизации роботы продолжали блокировать кровоток, а анализы органов кролика не выявили никаких воспалений или патологий. Но необходимы дальнейшие испытания с использованием роботов разных размеров, материалов и систем позиционирования, например, ультразвука.
