Интеллектуальный скальпель способен «унюхать» рак

Иногда это означает, что пациент должен оставаться под общим наркозом в течение еще 30 минут или около того, в то время как образцы тканей отправлены на анализ, чтобы проверить, что этот запас «чист». Даже тогда некоторые раковые ткани могут ещё оставаться, и пациент должен пройти повторную операцию для их удаления.

Новая методика, основанная на «интеллектуальных скальпелях», называется «iKnife» и обещает устранить необходимость лабораторного анализа и связанную с ним задержку, что поможет избежать повторных операций. IKnife улавливает «дым», возникающий при электрохирургическом удалении раковой ткани, и даёт хирургу данные о том, здорова ли ткань, с которой он контактирует, или нет. Данное исследование было опубликовано на этой неделе онлайн в Science Translational Medicine.

В образцах ткани от 91 пациента исследователи из Имперского колледжа в Лондоне использованием iKnife достигли 100%-й точности в диагностике образцов ткани на наличие рака.

Автор исследования доктор Золтан Такац (Zoltan Takats) является изобретателем iKnife. На вопрос, будет его хирургический инструмент использоваться только для определенных типов рака, он ответил: «Этот инструмент будет полезен при операциях с различными типами рака. Мы считаем, что его применение будет также экономически выгодным, за счёт устранения интраоперационной гистологии, сокращения времени вмешательства и более низкой вероятности необходимости повторной операции».

iKnife сочетает электрохирургию с новыми методами масс-спектрометрии.

IKnife представляет собой сочетание технологии под названием электрохирургия, которая была изобретена в 1920-х годах, и новых технологий, которые только начинают появляться, называемых масс-спектрометрией с быстрой испарительной ионизацией (REIMS).

При электрохирургии нож хирурга доставляет электрический ток, который нагревает целевые ткани и прорезает их с минимальной потерей крови. Тепло от электротока испаряет ткань, она испускает дым, который, как правило, удаляется через вытяжку. Масс-спектрометр почти мгновенно идентифицирует химические вещества, присутствующие в тканях человека, анализируя дым, который выделяется при электрохирургии. 

Клетки производят тысячи метаболитов в различных концентрациях, в зависимости от своего типа. Поэтому, как только технология REIMS наполняется данными о здоровых и раковых клетках, она может использоваться для скрининга образцов дыма и информировать хирурга о состоянии ткани.

iKnife опирается на библиотеки химических профилей.

На первом этапе исследователи создали справочную библиотеку химических профилей, состоящую из здоровых и раковых типов тканей. Они собрали образцы от пациентов, принимая во внимание характеристики тысячи доброкачественных и раковых тканей, в том числе мозга, лёгких, молочной железы, желудка, толстой кишки и опухоли печени.

На втором этапе исследования технология была передана в операционную и испытана на 91 пациенте. Во всех случаях, iKnife правильно определил тип ткани. Результаты были подтверждены лабораторным испытаниям на образцах после операции.

Результаты поставляются менее чем за 3 секунды.

Сравнивая химический профиль тканей с образцами из справочной библиотеки, iKnife может выдать результат менее чем за 3 секунды, говорят исследователи. Но в исследовании хирургам не позволялось видеть выдаваемые iKnife результаты.

Медики надеются начать клинические испытания, которые проверят, является ли предоставление доступа хирургам к показаниям iKnife во время операций благоприятным для улучшения их исхода. «Результаты убедительно свидетельствуют о том, что iKnife может применяться в широком диапазоне процедур хирургии рака», говорит доктор Такац.

Поскольку технология обеспечивает почти мгновенный результат, она позволяет хирургам проводить процедуры с уровнем точности, которые раньше были невозможны. Это позволит снизить частоту рецидивов опухоли и обеспечить больший уровень выживаемости пациентов.

Хотя исследование используется для проверки iKnife с раковой тканью, Такац полагает, что инструмент может также быть использован для тестирования других функций, например, имееться ли достаточный запас крови, или для определения типов бактерий в ткани. По его словам, он уже использовал iKnife для того, чтобы отличить конину от говядины.

Такац первым выдвинул идею объединения электрохирургии с REIMS на основе идентификации опухолевых тканей в режиме реального времени в статье, опубликованной в 2009 году.

В финансировании исследования участвовали средства из Национального института по исследованиям в области здравоохранения (NIHR) Имперского центра биомедицинских исследований, Европейского исследовательского совета и Венгерского Национального управления по исследованиям и технологиям.