Злокачественные опухоли молочной железы — наиболее частая форма рака среди женщин, поражающая в течение жизни от 1/13 до 1/9 женщин в возрасте от 13 до 90 лет. По данным американских специалистов ежегодно диагностируется 180 тыс. новых случаев заболевания раком груди, 46 тыс. из них с летальным исходом. В России на 100 тыс. женского населения приходится 36 заболевших онкологией [1]. Значительно повысить выживаемость возможно с помощью обнаружения на ранних стадиях, что также позволит снизить затраты на лечение, избежать хирургического вмешательства, химио- и лучевой терапии. Широкое распространение применения маммографии для диагностики опухолей молочной железы повысило выявляемость на начальной стадии протоковой карциномы – вида рака, на который приходится 25% всех случаев. Однако маммография способна обнаружить только опухолевые участки, в которых произошло отложение кальция, а совокупная встречаемость данного вида рака составляет не более 50 %. Следует также учитывать тот факт, что 80–90% новообразований имеют внутрипротоковую локализацию, и не диагностируются до распространения за пределы протока и перехода в стадию инвазивной протоковой карциномы. Альтернативный метод диагностики рака внутри протока молочной железы фиброоптическая дуктоскопия, несмотря на свой потенциал, не получила широкого клинического применения, так как диагностическое оборудование слишком громоздко, требует длительного периода подготовки, а несовершенство конструкции не отвечает требованиям безопасности.
Новые перспективы для традиционных микроэндоскопических технологий открывают мягкие «растущие» роботы, движение которых внутри анатомических полостей осуществляется за счет «роста» дистального, введенного внутрь анатомической структуры, конца. В основе их работы лежит принцип выворачивания внутренних структур полого робота наружу, в результате чего достигается продвижение по протокам молочной железы. При этом силы трения между основной введенной частью робота и окружающей средой сводятся к минимуму, что существенно снижает травматичность процедуры. «Растущие» роботы имеют полую сердцевину, которую можно использовать как канал для введения инструментов. Разработаны мягкие «растущие» роботы с различными конструкциями, однако ни одна из технологий не обладает значительными преимуществами перед другими и не позволяет использовать рабочий функционал как при движении вперед, так и назад по протоку. Также хотя в некоторых литературных источниках упоминается потенциальное использование полого внутреннего канала, работ посвященных данной теме нет.
Недавно опубликованная научной группой из Королевского колледжа Лондона (King’s College London) статья описывает технологию мягкого «растущего» робота в значительной мере устраняющую данные ограничения. Новый подход к технологии производства позволяет создавать не превышающие 2-3 мм в диаметре прочные конструкции. Основная часть робота представляет собой полую трубку из полиэтилена. «Рост» дистального конца достигается за счет давления во внутренних структурах, создаваемого физиологическим раствором и насосом. Создание давления с помощью физиологического раствора, в отличие от воздуха, который часто используется в «растущих» роботах, предпочтительнее для клинических целей, поскольку предотвращает риск развития воздушной эмболии, а также имеет ряд технологических преимуществ. Конструкция робота позволяет получить прямой доступ к внутреннему каналу с возможностью его использования для различных типов инструментов необходимых во время процедуры, таких как иглы для биопсии, введение камеры, петли или фиброоптических датчиков для гистопатологического исследования. Управление производится дистанционно по средством специальной компьютерной программы и геймпада. Похожие системы управления уже используются в других одобренных Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA США) хирургических роботах.
Функциональные характеристики разработанного «растущего» робота были оценены с помощью настольной испытательной установки для проверки системы управления. Результаты показывают, что робот может избегать препятствий и следовать изогнутой траектории, принимая плавные S-образные формы. Затем возможности робота к маневрированию были протестированы на модели молочной железы в 1,5 раза увеличенной в размере. Для создания модели в качестве образца использовали слепок груди взрослой женщины, а также трехмерные модели внутренних структур молочной железы. Модель протокового дерева полностью соответствовала анатомическим размерам. Ответвления протоков имели внутренний диаметр 2–3 мм и заканчивались полой долькой. Эксперимент показал, что робот способен свободно передвигаться по модели протокового дерева, а также легко извлекаем по окончании манипуляций.
Дальнейшую работу планируется посвятить исследованию других типов материалов, составляющих конструкцию робота, и теоретическому исследованию взаимодействий с внутренней средой организма. [2]
Список литературы:
