Крошечный магнитный робот перемещается по кишечнику в поисках признаков рака
В области медицины неинвазивный мониторинг часто считается наиболее перспективным и сложным способом здравоохранения. Например, Apple изучает возможность неинвазивного мониторинга уровня глюкозы в крови на запястье, а Samsung уже внедрила мониторинг артериального давления на базе умных часов .
Но когда речь идет о серьезных проблемах, таких как рак, требуется посещение клиники, влекущее за собой дорогостоящие исследования и сложные процессы диагностики. Возьмем, к примеру, диагноз рака кишечника. Чтобы проверить наличие ракового роста, предпочтительным методом является эндоскопия или колоноскопия, при которой внутрь тела вводят трубку с прикрепленной к ней камерой для сканирования.
Будущее биопсии рака?
Что, если сканирование кишечника можно было бы проводить изнутри тела с помощью неинвазивного инструмента размером примерно с монету? Именно этого добились эксперты из Университета Лидса, создав крошечного магнитного робота, оснащенного небольшим ультразвуковым датчиком, который однажды сможет устранить необходимость физической биопсии.
Движение робота внутри тела контролируется извне с помощью большого комплекта постоянных магнитов через джойстик. Примечательно, что движениями качения и подметания также можно управлять автономно. Во время испытаний он смог получить 3D-сканы с высоким разрешением, необходимые для диагностики рака, а также обнаружить аномалии, такие как поражения стенки кишечника.
Команда начала с создания уникальной формы под названием олоид, которая обеспечивает больше свободы движений и может легко катиться внутри полости кишечника. Затем корпус уникальной формы был оснащен высокочастотным датчиком для получения трехмерных изображений стенок кишечника с высоким разрешением. Весь подход считается более безопасным, дешевым и более ориентированным на более широкое применение.
Олоидный магнитный эндоскоп (OME) диаметром чуть более двух сантиметров, изготовленный из полимерного материала с помощью 3D-принтера, был протестирован на поверхностях, имитирующих человеческий кишечник, пищевую трубку и желудок. После испытаний на искусственном кишечнике команда также подтвердила его эффективность на кишечнике свиней, что является необходимым шагом перед началом испытаний на людях в 2026 году.
Пьетро Вальдастри, профессор и заведующий кафедрой робототехники и автономных систем в институте, говорит, что OME позволяет диагностировать колоректальный рак и предлагает немедленные результаты сканирования. Последняя часть имеет решающее значение.
Решение важнейших проблем лечения рака
Современные методы биопсии включают сбор образцов тканей и отправку их в лаборатории, что может занять от нескольких дней до нескольких недель, прежде чем будут получены результаты. Команда утверждает, что они практически устранили интервал ожидания между диагностикой и вмешательством.
«Это первый раз, когда стало возможным генерировать трехмерные ультразвуковые изображения высокого разрешения, полученные с помощью зонда глубоко внутри желудочно-кишечного тракта или кишечника», — говорит команда инженеров OME, добавляя, что такая веха никогда не была достигнута раньше.
В своем роботизированном устройстве команда использовала микроультразвуковую решетку с частотой 28 МГц для создания детальных 3D-сканирований стенок кишечника. Медицинские эксперты могут использовать собранные данные для создания изображений поперечного сечения, аналогичных тем, которые получаются при обычной эндоскопической оценке посредством анализа тканей под микроскопом.
Ключевым моментом здесь является высокочастотный ультразвуковой захват, поскольку он позволяет экспертам видеть детали стенки кишечника на микроскопическом уровне. С помощью OME исследователи создали инструмент, который открывает двери для глубокого сканирования желудочно-кишечного тракта человека.
«Это не только делает процесс более комфортным для пациентов, но также сокращает время ожидания, сводит к минимуму повторные процедуры и облегчает беспокойство в ожидании потенциальных результатов рака», — говорит Никита Гринидж, ведущий автор исследования, опубликованного в журнале Science Robotics .
Эксперты уверены, что OME может открыть двери для значительного прогресса в выявлении рака и последующих процессах лечения.