Nowy, naprowadzany przez rezonans magnetyczny system do zogniskowanej ultrasonografii chirurgicznej przystosowuje się do ruchów organów
Naprowadzana przy pomocy rezonansu magnetycznego zogniskowana ultrasonografia chirurgiczna (ang. Magnetic Resonance guided Focused Ultrasound Surgery, MRgFUS) to nieinwazyjna forma leczenia, łącząca obrazowanie na potrzeby wizualizacji chorej tkanki z zastosowaniem ultradźwięków. To skuteczne połączenie może być być wykorzystane do leczenia szeregu zaburzeń związanych z tkankami (np. guzów lub przerzutów). Jednak technika ta sprawia problemy, gdy wykorzystywana jest na potrzeby leczenia organów wewnętrznych, ze względu na ruch podczas oddychania oraz fizyczną barierę w postaci klatki żebrowej. Aby sprostać temu wyzwaniu, w ramach wspieranego przez UE projektu TRANS-FUSIMO opracowano prototyp do chirurgii MRgFUS, który wykorzystuje wykrywanie ruchu i algorytmy kompensujące, aby podczas zabiegu dać lekarzom kontrolę pozycji w czasie rzeczywistym. Badania przedkliniczne wykazały, że system jest zdolny do tworzenia zmian termicznych (tj. małych fragmentów tkanki zniszczonej przy pomocy wysokiej temperatury) w strukturze docelowej, która porusza się podczas oddychania. Gdy z powodzeniem zakończą się badania kliniczne z udziałem ludzi, wyniki te zwiększą potencjał MRgFUS, czyniąc z niej mocnego kandydata na nowy standard w leczeniu nowotworów wątroby. Zintegrowany system chirurgiczny w czasie rzeczywistym Prototyp TRANS-FUSIMO został zaprojektowany z myślą o leczeniu pacjentów przy wykorzystaniu jednego oprogramowania, które kontroluje całą procedurę poprzez łączność z niezbędną ogólnodostępną aparaturą, taką jak rezonans magnetyczny, na potrzeby monitorowania zabiegu lub urządzenia FUS, które wysyła wiązkę energii akustycznej do organizmu. Działanie MRgFUS polega na ogniskowaniu wiązki wysokoenergetycznych ultradźwięków spoza ciała i ukierunkowaniu jej na strukturę docelową (np. guza nowotworowego). Ponieważ struktura ta porusza się w rytmie oddechów pacjenta, wiązka ultradźwięków musi stale zmieniać kształt i być na nowo ogniskowana. Rozwiązanie TRANS-FUSIMO pozwala w czasie rzeczywistym kompensować efekt oddychania, wykorzystując rzeczywiste dane pacjenta do przewidywania pozycji struktury docelowej i tym samym elektronicznego dostosowywania punktu ogniskowania. Umożliwia to nastawienie pozycji na komórki guza i ich termalne zniszczenie. Tworzenie tej technologii wymagało zaawansowanego procesu rozwoju oprogramowania i architektury, aby umożliwić udostępnianie algorytmowi danych w czasie rzeczywistym. „Ponieważ leczenie niewielkiego obszaru struktury docelowej, zwane sonifikacją, trwa tylko od kilku sekund do minuty, wszystkie obliczenia muszą być wykonywane w czasie rzeczywistym”, mówi prof. Tobias Preusser, koordynator naukowy projektu. „Po raz pierwszy, dzięki standardowemu rezonansowi magnetycznemu i przyrządowi FUS udało się urzeczywistnić wyzwanie, jakim jest dostosowanie ogniska w czasie rzeczywistym do poruszającego się organu docelowego”. Powstały prototyp został następnie sprawdzony w toku testów ex vivo (poza organizmem żywym), a zespół wykorzystał żelowe fantomy, aby z powodzeniem zwalidować bezpieczeństwo i skuteczność tego zabiegu. Nieinwazyjne korzyści Zogniskowana ultrasonografia chirurgiczna (ang. Focused Ultrasound Surgery, FUS) umożliwia niszczenie tkanek chorobowych wewnątrz organizmu bez konieczności wykonywania nacięcia chirurgicznego i wprowadzania do wnętrza narzędzi chirurgicznych. Ta nieinwazyjna technologia może potencjalnie obniżyć częstość występowania skutków niepożądanych i skrócić czas hospitalizacji pacjentów. Ponadto pacjenci niekwalifikujący się do leczenia konwencjonalnego ze względu na ogólny stan zdrowia, mogą kwalifikować się do tej terapii. Lekarze wykorzystują ją już teraz do leczenia m.in. mięśniaków macicy, nowotworu prostaty i przerzutów do kości. Obecnie technologia ta przechodzi jeszcze niezbędne testy przedkliniczne przed rozpoczęciem badań klinicznych, w oczekiwaniu na potencjalne wprowadzenie na rynek w ciągu kolejnych 5-10 lat, którego celem będą dostawcy urządzeń FUS i rezonansów magnetycznych. „Prototyp TRANS-FUSIMO ma także części, które można zintegrować z systemami nie opartymi na FUS. Wykrywanie ruchu w czasie rzeczywistym i algorytmy kompensacyjne mają ogromny potencjał np. dla procedur naprowadzanych przez obrazowanie, jak termoablacja śródmiąższowa, radioterapia, obrazowanie w ruchu itp.”, dodaje prof. Preusser.
Słowa kluczowe
TRANS-FUSIMO, nowotwór, wątroba, oddech, nieinwazyjne, zogniskowana ultrasonografia chirurgiczna, rezonans magnetyczny, guz, ultradźwięki, tkanka, algorytm
