Хирургический робот с автономной навигацией внутри сердца

Транскатетерные операции на сердце, в частности, для восстановления работы клапанов, в настоящее время стали использоваться во многих высокотехнологичных больницах. Хотя и сама процедура замены не проста, проложить путь к месту установки клапана через узкий сосудистый канал и внутри сердца является сложной задачей. Кроме того, проталкивание направляющих проводов и катетеров через сосуды требует рентгеноскопической визуализации, что подвергает пациентов и клиницистов воздействию рентгеновского излучения.

Американские врачи и инженеры Бостонской детской больницы разработали робота, который может самостоятельно и без использования рентгеновских лучей осуществлять последовательное продвижение катетера к месту расположения "неисправного" сердечного клапана. Информация об этой разработке была опубликована в журнале Science Robotics.

Робот использует специальный катетер с оптическим сенсорным датчиком, камерой и источником света, встроенными в его наконечник. Данные с камеры и сенсорного датчика поступают в компьютер, который совмещает их с ранее полученными изображениями сердца пациента, чтобы понять, где находится катетер.

Когда робот толкает катетер вперед, он использует алгоритмы "настенного слежения", чтобы убедиться, что он движется по правильному курсу. Это сравнимо с тем, как таракан может передвигаться в темноте, используя свои чувствительные к давлению "антенны". Поскольку компьютер, используя катетерные датчики, может различать кровь, стенки сердца и другие анатомические объекты, он уже вполне способен ориентироваться в этой среде.

Эта технология была испытана на свинье, которая имела многочисленные "протечки" в искусственном клапане, помещенном в сердце. Робот успешно доставил наконечник катетера точно к месту утечки, и с этого момента кардиолог смог заняться устранением проблемы.

Исследователи протестировали навигационные возможности робота в сравнении с опытными хирургами, которые использовали ручные и джойстиковые навигационные системы, и робот показал себя не хуже них в этих испытаниях. Поскольку рентгеноскопическая визуализация не требуется, преимущества технологии по сравнению с существующими методами вмешательства уже очевидны. Кроме того, подобные роботы могут даже проводить обычные обследования сердца и помогать хирургам добраться до труднодоступных мест для анатомических исследований.