В лечении большинства опухолей плотных тканей (специалисты называют их сóлидными опухолями), хирургия – наиболее эффективный метод. Когда хирурги проводят операцию, перед ними стоят две задачи – вырезать полностью всю опухоль, не оставив малейшей ее части, и максимально сохранить здоровую ткань. С этой непростой работой хирургам поможет справиться «умный нож» (intelligent knife, iKnife), созданный специалистами биомедицинского исследовательского центра Имперского колледжа Лондона в сотрудничестве с коллегами из Университета Дебрецен, Венгрия. Об изобретении можно прочитать в последнем выпуске журнала Science Translational Medicine.
Этот нож прямо во время операции самостоятельно определяет, какую ткань разрезает – здоровую или раковую, что позволяет провести разрез точно по границе злокачественной опухоли.
В то время как обычно вырезанную ткань исследуют на злокачественность уже после операции, оценивая рост ее клеток в культуре. Нередко часть опухоли остается не замеченной хирургами: по статистике, каждой пятой пациентке после удаления опухоли молочной железы требуется повторная операция.
В основе создания «умного ножа» лежит электрохирургия, которая была изобретена еще в 20-х годах прошлого века. Электрический скальпель не разрезает ткань механически, а нагревает ее, используя электрический ток. Под воздействием нагрева ткань испаряется, выделяемый при этом пар отводится по специальной системе. Преимущества такого метода в том, что радикально снижается кровопотеря по сравнению с механическим разрезом.
Доктор Золтан Такатс, автор изобретения, осознал, что выделяемый электроскальпелем пар можно не просто отводить, а использовать как источник биологической информации.
Специалисты сумели присоединить к электроскальпелю масс-спектрометр для химического анализа пара. Дело в том, что здоровые и раковые клетки выделяют разные метаболиты, что отражается на химическом составе выделяемого ими пара.
Разница в химическом профиле может быть даже не качественной, а количественной, но ее все равно можно уловить. По результатам анализа нож мгновенно решает, что отрезать, а что оставить.
При разработке прибора медики проанализировали образцы тканей от 302 пациентов со злокачественными и доброкачественными опухолями. Нож разрезал образцы мозга, легких, молочной железы, желудка, прямой кишки, печени и пр. Спектрограммы разных тканей составили обширную библиотеку. На основании этой базы данных нож в течение трех секунд выдавал результат, с какой тканью он в данный момент контактирует – со здоровой или раковой.
Затем «умный нож» протестировали в условиях реальных операций.
В 91 случае он стопроцентно точно определил тип ткани — как здоровой, так и опухолевой, что было подтверждено в последующих лабораторных исследованиях.
Теперь медики хотят собрать информацию о том, повлияло ли использование прибора на результат лечения пациентов.
«Наши результаты убедительно свидетельствуют, что iKnife может быть использован при хирургии различных типов раковых опухолей, — говорит доктор Такатс. – Он позволит хирургу проводить операцию с небывалой до того точностью, что в конечном итоге должно повысить выживаемость пациентов». Очевидно, что точно проведенное хирургическое вмешательство снижает необходимость повторной операции.
Хотя до сих пор «умный нож» проверяли только на раке, авторы считают, что сфера его применения шире и он может быть использован при самых разных операциях. «iKnife как метод диагностики в реальном времени способствует мгновенному принятию решения при хирургической операции, — подчеркивает профессор Джереми Николсон, руководитель отделения хирургии рака Имперского колледжа Лондона. – Этот метод – часть программы по улучшению диагностики и внедрению индивидуального подхода к лечению».