Вчені розробили нового робота-хірурга, який може видаляти ракові пухлини з надзвичайно делікатних місць, що може виявитися складним і ризикованим навіть для найдосвідченіших хірургів-людей.
Під час видалення ракових пухлин, відомого як резекція, мета полягає в тому, щоб зберегти якомога більше здорових тканин, одночасно видаляючи ракові клітини, щоб запобігти їхньому поверненню або поширенню. Це складна операція і в найкращі часи, але вона стає ще складнішою, коли уражена ділянка знаходиться на шиї, голові або в інших делікатних зонах.
Навіть для найдосвідченіших хірургів це може бути важким завданням, але додайте до цього психічні та фізичні перешкоди, спричинені втомою, вигоранням та порушенням зору, і навіть найтвердіші руки можуть не впоратися із завданням.
Але незабаром ця проблема може відійти в минуле. Якщо, звісно, нова автономна система для резекції пухлин (ASTR) має до цього відношення. ASTR була розроблена групою дослідників з Університету Джона Хопкінса для проведення резекцій в делікатних ділянках, таких як язик. За словами творців, робот-хірург може видаляти пухлини з точністю, яка конкурує “або навіть потенційно” перевершує людських хірургів.
“Проведення резекції з точними краями – надскладне завдання”, – говорить Аксель Крігер, доцент кафедри машинобудування в Інженерній школі Вайтінга, у своїй заяві.
“Так багато в цих операціях – це надія і навіть певні здогадки. Багато хірургів борються з цим. Нашою метою було зробити ці процедури більш точними”.
Точність у цьому випадку становить 5 міліметрів (0,2 дюйма) здорової тканини, що є стандартною кількістю ракової тканини, яку хірурги намагаються видалити. Цих 5 міліметрів тканини – приблизно такої ж товщини, як звичайна гумка на кінці олівця або товщина стандартної обручки – достатньо, щоб переконатися, що ракові клітини видалені, обмеживши при цьому шкоду для навколишнього середовища.
Завдання ускладнюється тим, що ракові пухлини часто мають дуже помітні горизонтальні межі по краю, але менш очевидні вертикальні.
“Проблема, про яку ми чули від багатьох хірургів, з якими ми співпрацюємо, полягає в тому, що дуже важко провести точну резекцію пухлини, – додає Крігер. “Хірурги приносять маленьку лінійку, бачать відстань у 5 [міліметрів] і відмічають краї з боків. Але наскільки глибоко треба зайти – це дуже складно”.
Незважаючи на те, що передопераційна підготовка є надзвичайно ретельною, 5-міліметрова межа є “сліпою зоною”.
“Проблема полягає в тому, що хірурги не мають прямого доступу до пухлини через навколишні тканини, – каже докторант і член команди Цзявей Ге. “Вони можуть бачити поверхню пухлини, але в іншому випадку можуть бачити лише здорову тканину. Карта знаходиться в голові хірурга”.
Щоб випробувати ASTR, дослідники звернулися до язика. Пухлини язика – ідеальний випадок для тестування нової хірургічної системи, оскільки вони доступні з поверхні і використовуються в експериментальній хірургії. Хоча це рідкісне захворювання, ви, можливо, чули про деяких знаменитостей, таких як Майкл Дуглас та Едді Ван Хален, останній з яких переніс невдалу операцію.
Використовуючи тканину з язика свині, дослідники змогли за допомогою ASTR видалити пухлину і рівно 5 міліметрів здорової тканини за допомогою вакуумного захвату і ріжучих інструментів. Вони виконали шість послідовних резекцій, і ASTR щоразу досягав успіху, не вимагаючи жодної зупинки – команда змогла перевести людське керівництво в робототехнічну точність.
“Лікар може спостерігати за роботом і давати передопераційні вказівки, а робот виконує їх крок за кроком, – пояснив Крігер. “Ми показали, що хірурги можуть отримати дуже хороші горизонтальні поля за допомогою лінійки, але на глибині наш робот дійсно демонструє покращення”.
Новий робот-хірург заснований на технології, яку вони розробили для свого автономного робота Smart Tissue Autonomous Robot (STAR), який у 2022 році провів першу повністю автономну лапароскопічну операцію – процедуру, яка з’єднує два кінці кишківника.
Команда розробила технічні принципи роботи STAR, щоб створити автономну дворуку роботизовану систему ASTR з візуальним керуванням.
“Ми вже відправляли робота на розріз раніше, але це перший раз, коли ми зробили об’ємну резекцію і повністю видалили пухлину”, – сказав Крігер. “У цьому полягає велика новизна”.
Наступним кроком для ASTR буде операція на внутрішньому органі, наприклад, на нирці. Це вимагатиме інших підходів і викликів для доступу до пухлини. Поєднання точності ASTR з найсучаснішими технологіями візуалізації дозволяє сподіватися, що настане нова ера резекції пухлин.
“У клінічній практиці вже багато використовують роботів, тому це не є великою зміною парадигми”, – підсумував Крігер.
