Ученые создали самоуправляемого робота-хирурга для операций на сердце

Специалисты из Бостонской детской больницы (США) разработали и успешно провели испытания гибкого автономного роботизированного катетере, способного самостоятельно на ощупь ориентироваться внутри сердца и достигать сердечных клапанов. Проверка изобретения на автономное обнаружение сердечных клапанов проводилась на живых сердцах свиней. О передовой разработке ученых сообщает статья, опубликованная в журнале Science Robotics.

В настоящее время операции в сердечной полости хирурги проводят двумя разными способами: малоинвазивным, когда грудина не разрезается, а все действия выполняются через маленький прокол между ребрами, и трансстернальным способом, когда доступ к сердцу открывается через разрезанную грудину. Последний случай требует более продолжительного восстановительного периода и иногда может сопровождаться осложнениями. Малоинвазивные операции в свою очередь проводятся с помощью управляемых гибких катетеров при минимальном хирургическом вмешательстве. Самое сложное в таких операциях — ориентирование внутри сердечно-сосудистой системы и сердца. Такие операции проводятся без остановки сердца, и движение крови сильно усложняет визуальное ориентирование. Контроль продвижения катетера как правило проводится с помощью эхокардиографии, но метод не способен обеспечивать четкую визуализацию.

Ученые из США провели испытания гибкого робокатетера, способного самостоятельно ориентироваться в полости сердца на ощупь благодаря специальному датчику, установленному на его конце, а также специальному компьютерному алгоритму, разработанному с применением машинного обучения и измеряющему величину оказываемого давления на стенки органа. Устройство способно отличать мышечные стенки сердца и соединительную ткань, а также исследовать состояние клапанов.

Проверка изобретения осуществлялась на сердцах нескольких свиней породы Йоркшир, которым провели замену клапанов аорты искусственными. При этом, в ходе операции для имитации паравальвулярного подтекания, то есть продавливания части крови через зазор между стенкой аорты и самим клапаном, ученые намеренно установили новые клапаны неправильно. Исследователи поясняют, что такие подсекания могут возникать, например, при инфекционных поражениях зон после установки искусственных клапанов.

После введения робокатетора через хирургический прокол ближе к верхушке сердца, его переключали в автономный режим. После того как устройство самостоятельно на ощупь добиралось до нужного клапана, робокатетор переводили на ручное управление, при котором врач-оператор проводил установку специального устройства для закрытия щелей между клапаном и сосудистой стенкой. Как отмечают исследователи, автономный способ обнаружения клапана показал 95 процентную точность, однако точность следования аортальному кольцу при обследовании составляла только 66 процентов.

В целом, отмечают специалисты, использование катетера в автономном режиме позволяло ускорить обнаружение клапана. А относительно невысокую точность поиска аортального кольца исследователи объясняют завышенной для экспериментов чувствительностью датчика, при которой катетер лишь слегка касался стенок органа.