В детской больнице штата Бостон было проведено тестирование первого автономного робота-катетера, который умеет проводить операции на сердце и на сердечных клапанах. Первые испытания разработки проходили на свиньях. Об этом изобретении сообщила статья в журнале Science Robotics.
Сейчас в области кардиохирургии стандартные операции на сердце проводится двумя способами:
- малоинвазивным: хирурги делают небольшой разрез между ребрами и совершают все действия через него;
- трансстернальным: хирурги разрезают грудину и получают открытый доступ к органам.
После операции трансстернальным методом сроки восстановления пациента увеличиваются. Кроме того, этот метод может влечь за собой различные осложнения.
Малоинвазивный метод предполагает применение гибких катетеров и минимальное вмешательство в работу сердца. Наибольшие трудности возникают при ориентации в сердечно-сосудистой системе, так как сердце во время операции продолжает работать, и циркуляция крови остается активной. Управление катетером при таком методе обычно проводится с применением эхокардиографии, но при этом получить качественную визуализацию работы довольно трудно.
Недавно американские ученые испытали работу нового роботизированного катетера, который умеет автоматически ориентироваться внутри сердца. Возможно это за счет установленного на конце катетера датчика и разработанного для него компьютерного алгоритма, который предполагает машинное обучение робота, а также обеспечивает ему возможность измерять оказываемое им на стенки сердца давление. Робот различает мышечные стенки и соединительную ткань сердца и умеет анализировать состояние сердечных клапанов.
Первые тестирования разработки проводились на сердцах свиней йоркширской породы. Сердечные клапаны аорты свиней были заменены на искусственные, а во время операции новые клапаны были установлены неправильно. Это было сделано умышленно в целях имитации паравальвулярного подтекания - ситуации, при которой между сердечным клапаном и стенкой аорты образуется зазор, и через него продавливаются частицы крови. Как объяснили исследователи, подобные проблемы могут появиться после установки искусственных клапанов и возникающих вследствие этого инфекционных заражениях.
Во время операции хирурги вводили устройство через прокол в ребрах, а потом активировали у него автономный режим. Программа робота начинала искать оптимальный путь до требуемого клапана, проходила по нему, а затем специалисты включали режим ручной работы. После этого врач ставил особое устройство, закрывающее зазор между сосудистой стенкой и клапаном.
В конце концов исследования показали, что автоматический способ поиска показал эффективность в 95%, но при этом следование аортальному кольцу было точным только в 66% случаев.
В итоге специалисты пришли к выводу, что применение подобного роботизированного катетера может значительно сократить время поиска нужного клапана. А проблему с нахождением аортального кольца можно объяснить слишком высокой чувствительностью датчика, из-за которой прикосновения к стенкам были слишком слабыми.