Древесные осы используют свои жала, чтобы сверлить дерево и откладывать яйца внутри деревьев. В результате повреждения древесины, которая может превратиться в мебель и другие конструкции в наших домах, может заставить большинство из нас думать о них как о вредителях. Но не в области медицины, где древесные осы являются источником вдохновения. В своем стремлении к более безопасным хирургическим процедурам ученые создали зонды, имитирующие то, как жало этого насекомого проникает в древесину.
Проект EDEN2020, финансируемый ЕС, использовал это вдохновение для разработки катетера с роботизированным управлением, который может доставлять жизненно важные лекарства от рака непосредственно к опухоли в головном мозге. Нейрохирургические приложения проекта, ориентированные на конкретного пациента, направлены на удовлетворение потребностей отрасли в улучшенном и минимально инвазивном лечении.
Катетер, называемый программируемой иглой со скошенным кончиком (PBN), может проходить через мозг по заданному маршруту, что сводит к минимуму повреждение тканей. Достигнув опухоли, PBN высвобождает химиотерапевтический препарат в ткань. Все это стало возможным благодаря пяти ключевым технологиям проекта: предоперационная магнитно-резонансная томография (МРТ) и диффузионная МРТ; УЗИ, проводимые во время процедуры; механизм прогнозирования, основанный на сложном моделировании мозга; роботизированное управление иглой; и роботизированная платформа для хирургии замочной скважины.
Жалообразная игла и как она работает
PBN имеет четыре вложенных друг в друга пластиковых сегмента, которые включают в себя каналы доставки лекарств. Каждый из четырех каналов также содержит оптоволоконные датчики формы. Электродвигатель без железа приводит в движение каждый сегмент, толкая сегмент вперед, так что он скользит по другим и заставляет кончик иглы искривляться. Таким образом, игла направляется по индивидуальному маршруту через мозг и может достигать даже глубоко внедрившихся опухолей в непроницаемых частях мозга.
PBN имеет четыре двигателя, каждый со своим приводом. Чрезвычайно низкий уровень электромагнитных помех приводов критически важен в таких медицинских процедурах. Система направляет PBN, анализируя данные МРТ и ультразвука, а затем управляя каждым из четырех сегментов иглы, чтобы игла могла достичь опухоли и доставить лекарство. Чтобы лечение было эффективным, его необходимо проводить с высокой точностью и с очень высокой скоростью. Планирование пути выполняется высокопроизводительным контроллером движения с многоядерным процессором и множеством функций, обеспечивающих простоту использования. "[A] Ключевым фактором при выборе решения для управления проектом было сокращение времени разработки," сказала Элоиза Мэтисон, доктор философии.D. кандидат в координатор проекта Лаборатории мехатроники в медицине Имперского колледжа Лондона, в новостях, опубликованных на "Сайт Med-Tech Innovation News.
EDEN2020 (Enhanced Delivery Ecosystem for Neurosurgery in 2020) принял участие в ряде мероприятий, чтобы представить свою технологию широкой публике. К ним относятся недавний визит в Имперский колледж Лондона старшеклассниками из программы Generating Genius и всплывающая научная станция, созданная командой EDEN2020 в Музее естественной истории в Лондоне.