Благодаря пятилетней награде в размере 3 миллионов долларов США от Национального института здоровья (NIH) через Национальный институт рака (NCI), группа исследователей под руководством Грегори Фишера, доктора философии, доцента кафедры машиностроения и робототехники в Вустере. Политехнический институт (WPI) и директор лаборатории автоматизации и интервенционной медицины (AIM) WPI протестируют новый, минимально инвазивный подход к лечению опухолей головного мозга, который обещает точно уничтожить злокачественную ткань, не затрагивая при этом окружающие ткани. Этот подход был бы значительным улучшением по сравнению с существующими методами лечения.
"Эта значимая и высококонкурентная награда от Национальных институтов здравоохранения не только является признанием новаторского вклада профессора Фишера и его команды в роботизированную хирургию под контролем МРТ, но и может проложить путь к более эффективным методам лечения рака. головного мозга и других органов," сказал проректор WPI Эрик Оверстрём, доктор философии. "Эта награда также является яркой иллюстрацией основных достижений в медицине, которые могут быть реализованы благодаря сотрудничеству инженеров и клиницистов."
Система будет использовать робота, предназначенного для работы в отверстии сканера МРТ (магнитно-резонансной томографии), чтобы точно направить зонд через отверстие размером с десять центов в черепе к опухоли с помощью изображений МРТ в реальном времени. Зонд разрушает опухоль, нагревая ее с помощью интерстициального высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука (iHIFU). Разработано отраслевым партнером Acoustics MedSystems Inc., устройство может излучать ультразвуковую энергию с высокой степенью направленности, поэтому нагревается только злокачественная ткань, даже при опухолях неправильной формы в глубоких слоях мозга. При управлении по живым изображениям МРТ с использованием нового роботизированного манипулятора, разработанного лабораторией Фишера, и специально разработанных катушек МРТ, разработанных Райнхольдом Людвигом, доктором философии, профессором электротехники и компьютерной инженерии в WPI, зонд сможет точно нацелить опухоль.
"Для операций, требующих точного знания расположения структур и опухолей в теле, изображения МРТ в реальном времени неоценимы," Фишер сказал. "Например, после того, как в черепе проделывают отверстие, мозг может раздуваться и сдвигаться, и даже изображения, полученные непосредственно перед операцией, больше не будут точными. Прямые изображения обеспечивают управление в реальном времени и обеспечивают высокую точность."
В настоящее время пациенты с диагнозом опухоль головного мозга обычно проходят один из двух курсов лечения, оба из которых имеют важные ограничения. Стереотаксическая лучевая хирургия, при которой пучок излучения фокусируется на опухоли, является неинвазивным и может увеличить выживаемость, но для облегчения симптомов может потребоваться несколько процедур, и трудно подтвердить, что опухоль была разрушена. Операция на открытом мозге обеспечивает быстрое облегчение симптомов и получение образцов тканей для лабораторных исследований, но она очень инвазивна и может привести к серьезным осложнениям.
Джули Пилицис, доктор медицинских наук, доцент кафедры хирургии нейрохирургии Медицинского колледжа Олбани, будет выступать в качестве ведущего клинического консультанта исследования. Нейрохирург, специализирующийся на глубокой стимуляции мозга, доктор. Пилицис ранее был директором функциональной нейрохирургии в Медицинской школе Массачусетского университета. Со-исследователями текущего проекта являются Мэтью Гунис, доктор философии, доцент и содиректор Центра расширенной МР-визуализации в Медицинской школе Университета Массачусетса, и Эверетт Бёрдетт, доктор философии, президент и генеральный директор Acoustic MedSystems.
Acoustic MedSystems разработает устройство абляции, совместимое с МРТ, и программное обеспечение, которое поможет направлять и контролировать его. Устройство будет иметь крошечные датчики, которые позволят врачам точно отслеживать его положение на МРТ-изображениях в реальном времени, и массив ультразвуковых излучателей, которые позволят отрегулировать зону проникновения ультразвука в соответствии с формой опухоли, как она появляется на снимке. живые изображения. "Сочетание управления с помощью изображений в реальном времени и соответствующей зоны абляции приведет к значительному шагу вперед в точности и успехе абляционной терапии," Фишер сказал. "Хотя сейчас мы сосредоточены на опухолях головного мозга, мы считаем, что эта технология найдет применение и при лечении рака других органов."
Команда Медицинской школы Университета Массачусетса привнесет в исследование свой опыт в области МРТ-изображений, а также будет координировать и проводить клинические испытания роботизированной системы абляции. Команда Фишера разработает новое роботизированное устройство, специально предназначенное для манипулирования и доставки инструмента абляции в нужное место в мозгу под контролем МРТ в реальном времени. Затем абляционная терапия будет проводиться с использованием тепловизионного МРТ-изображения в реальном времени (МРТ-сканеры могут обнаруживать изменения температуры в тканях). Ультразвуковая энергия, производимая инструментом, нагревает окружающие ткани в достаточной степени, чтобы разрушить их; МРТ-тепловидение будет использоваться для наблюдения за тем, какие ткани нагреваются, и позволит врачам в интерактивном режиме регулировать выходной сигнал ультразвукового инструмента, чтобы гарантировать доставку надлежащей тепловой дозы.
"МРТ – отличный метод визуализации для многих состояний," Фишер сказал, "но до настоящего времени был достигнут ограниченный успех в использовании этого метода для руководства интервенционными процедурами. Получив эту награду от NIH, мы уверены, что сможем разработать новый подход и новую технологию, которые позволят эффективно использовать возможности МРТ для улучшения лечения рака мозга."