Роботы для доставки радиоизотопов в опухолевую область
Научные работники лаборатории интегральной сенсорики Центрального научно-исследовательского и опытно-конструкторского института робототехники и технической кибернетики (ЦНИИ РТК, Санкт-Петербург) в 2016 году придумали новый способ проведения брахитерапии, исследования органа, пораженного раковой опухолью. При брахитерапии радиоактивный изотоп, или радионуклидный микроисточник, вводится непосредственно в опухолевую область. Зачастую радиоизотоп помещают в организм, а затем извлекают его оттуда вручную. Ученые ЦНИИ РТК изобрели специальных роботов для введения радиоизотопов (палладий-103 и йод-125).
Фото: Сергей Киселев, Коммерсантъ
Поскольку внутренние органы состоят из тканей, различных по строению и плотности, вначале необходимо было создать мехатронное (механическое + электронное) устройство перемещения гибких игл в разноплотных средах. Для этого требовалось тщательное рассмотрение всех возможных вариантов конфигураций манипулятора, чтобы механизм был применим в широком кругу клинических случаев.
Затем исследователи занялись созданием алгоритмов и математическим моделированием, которое определяло бы движение кончика иглы в теле пациента как по прямо-, так и по криволинейной траектории с точностью 0,45 мм. Математические модели были объединены с роботизированной системой в единое программное обеспечение, которое еще, разумеется, нуждалось в неоднократном тестировании. Для экспериментов с получившимся роботом использовались специальные макеты, «фантомы опухоли» в искусственном теле человека.
При брахитерапии одного прокола, как правило, недостаточно: важно, чтобы радиоизотоп хорошо распределился по ткани опухолевой области, для того чтобы он был в состоянии ослабить или уничтожить злокачественную опухоль. Робота оснастили алгоритмом, оценивающим размеры опухоли и минимизирующим количество проколов. Необходимо было разработать и систему совмещения программного обеспечения робота с УЗ-, МРТ-сканерами и прочими аппаратами для исследований опухоли.
В 2017 году планируются многочисленные испытания этой роботизированный системы, пока она не станет достаточно точной для широкого медицинского применения. Пока эксперименты будут проводиться на макетах.
Владимир Тесленко
Петр Харатьян