Инженеры из Бостонской детской больницы разработали и провели успешные испытания роботизированного катетера, способного самостоятельно ориентироваться внутри сердца. Об этом сообщает журнал Science Robotics.

Хирурги используют гибкие катетеры при малоинвазивных операциях на сердце — когда грудина не разрезается, а все действия выполняются через прокол между ребрами. Самое сложное в таких операциях — ориентирование внутри сердечно-сосудистой системы и сердца. Врачам в подавляющем большинстве случаев приходится проводить их вслепую.

Чаще всего малоинвазивные операции сегодня используются для замены одного из клапанов сердца, а также при ангиопластике, стентировании, стенозах клапанов и для устранения дефекта межпредсердной перегородки. Восстановительный период после малоинвазивных операций на сердце обычно довольно короток и обычно не доставляет серьезного беспокойства пациентам.

Малоинвазивные операции на сердце сопряжены со множеством сложностей, наиболее серьезной из которых является ориентирование внутри сосудистой сети и в полости сердца. Такие операции проводятся без остановки сердца, и кровяной ток сильно снижает визуальное ориентирование. Контроль продвижения катетера как правило проводится с помощью эхокардиографии, однако такой метод может не давать четкой визуализации: при бьющемся сердце происходит движение тканей и крови, что ухудшает качество изображения.

Гибкий робокатетер способен ориентироваться в полости сердца на ощупь, сперва обнаруживая стенку, а затем медленно продвигаясь вдоль нее. Для этого исследователи установили на кончике катетера датчик, измеряющий величину оказываемого на стенки органа давления. Для управления катетером используется алгоритм, разработанный с помощью технологий машинного обучения. Получившаяся система способна отличать мышечные стенки сердца и соединительную ткань, а также исследовать состояние клапанов.

Dupont et al. / Science Robotics, 2019

Для испытаний ученые в сердцах нескольких свиней породы Йоркшир заменили клапаны аорты искусственными клапанами. При этом во время замены новые клапаны были намеренно установлены неверно, чтобы имитировать паравальвулярное подтекание, то есть продавливание части крови через зазор между стенкой аорты и самим клапаном. Подобные подтекания могут возникать, например, при инфекционных поражениях зон вокруг искусственных клапанов.

Во время испытаний катетер заводился через прокол ближе к верхушке сердца, после чего его переключали в автономный режим. Затем катетер уже на ощупь самостоятельно обнаруживал клапан. После того, как робокатетер находил клапан аорты, система переключалась в ручное управление, при котором врач-оператор с помощью катетера устанавливал устройство для закрытия щелей между клапаном и сосудистой стенкой. Автономное обнаружение клапана было успешным в 95 процентах случаев, однако точность следования аортальному кольцу при обследовании составляла только 66 процентов.

Исследователи провели серию испытаний, в которых робокатетер находил клапан аорты самостоятельно и в которых за ведение катетера полностью отвечал врач. В целом использование катетера в автономном режиме позволяло ускорить обнаружение клапана.

Рекомендуемые статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Close