Изворотливые магниты

Наука и жизнь
№42 (548)

Сначала задачка на сообразительность. Представьте себе большой шар, вылепленный из смешанной с консервированными фруктами желатиновой массы. Из размещенной внутри затвердевшего шара виноградины нужно вытащить наружу одну из косточек, причем сделать это так, чтобы тонкая кожица плода осталась на своем месте. Есть над чем подумать, не правда ли?
Даже если бы перед нами была всего лишь замысловатая игрушка, справиться с заданием смог бы далеко не каждый. Но фруктово-желатиновый шар вовсе не забава: он имитирует мозг человека, и “играют” с ним не простые любители головоломок, а нейрохирурги высочайшей квалификации. Таким образом, специалисты находящейся в Сент-Луисе, штат Миссури, компании Stereotaxis приобретают навыки, необходимые для максимально осторожного проникновения в недоступные части мозга.
Делают они это с помощью новой компьютерно управляемой установки – “Магнитной хирургической системы” (Magnetic Surgery System – MSS), изобретенной профессорами-нейрохирургами Мэттью А. Говардом из университета штата Айова и Сином Грэди из Вашингтонского университета.
Собственно, мысль о возможности продвигать хирургический инструмент внутри мозга с помощью магнитного поля впервые возникла у Говарда. А потом он и его резидент Грэди предложили принять участие в разработке основ соответствующего устройства профессору физики университета штата Вирджиния Роджерсу Риттеру. В течение следующих нескольких лет эти трое вместе с привлеченным к теме исследователем в области прикладной механики и биомедицины из университета штата Вирджинии профессором Джорджем Т. Джиллем провели ряд исследований по технико-экономическому обоснованию этой поистине революционной идеи.
Вскоре они уже имели достаточно доказательств, чтобы убедить коммерческое предприятие Sanderling в городе Менло-Парк в Калифорнии вложить деньги в основанную ими компанию Stereotaxis. Впоследствии компания переехала в Сент-Луис, чтобы быть поближе к Washington University School of Medicine и госпиталю Barnes-Jewish, где “Магнитная хирургическая система” успешно прошла клинические испытания.
В рамках этих испытаний хирург госпиталя Barnes-Jewish провел в лобную долю пациента по криволинейной траектории крохотный инструмент размером с муравья, удалив таким образом кусочек ткани из области мозга, недоступной для всех известных к настоящему времени хирургических методик.
Вот как это было. Сначала ведущий хирург Ральф Дэйси просверлил в верхней части черепа пациента небольшое отверстие диаметром с мизинец. После удаления костных фрагментов оно было временно закрыто пластиковой заглушкой. Затем снаружи к черепу прикрепили шесть маленьких кусочков металла, предназначенных служить маркерами в ходе дальнейшей операции.
Переместившись к компьютерному пульту управления системой MSS, Дэйси вызвал на экран серию магниторезонансных изображений мозга пациента, голова которого к тому времени располагалась между тремя группами сверхпроводящих магнитов. Пластиковую пластинку, закрывавшую отверстие в черепе, удалили и в мозг осторожно ввели крошечный постоянный магнит, закрепленный на конце тонкого проводка в пластиковом катетере.
Переходя от операционного стола к пульту управления и обратно, Дэйси медленно, буквально по одному миллиметру подводил магнит к опухоли. Двигаться его заставляло меняющееся по командам компьютера магнитное поле, создаваемое в мозгу пациента наружными сверхпроводящими магнитами. При этом хирурги следили за положением инструмента по производимым каждые две секунды рентгеновским снимкам головы больного, а прикрепленные к ней металлические маркеры служили контрольными вехами на сложном маршруте.
Минут через пять после начала движения слившиеся на едином экране рентгеновские и магниторезонансные изображения показали, что магнитная головка достигла края опухоли. Дэйси возвратился к операционному столу и осторожно вытащил ведомый магнитом проводок из мозга пациента. Затем хирург провел через оставшийся на месте катетер крошечные щипчики, и вскоре первый образец опухолевой ткани уже отправлялся в лабораторию для микроскопического исследования, определяющего курс будущего лечения...
Внимательный читатель, вероятно, уже обратил внимание на использованные в тексте выражения “криволинейная траектория” и “сложный маршрут”. Действительно, они употреблены здесь совсем не случайно. Собственно говоря, в них-то и заключается одно из главных преимуществ нового метода.
Ведь как поступают сейчас нейрохирурги, когда им необходимо добраться до какой-нибудь небольшой области головного мозга? Они проникают туда через отверстие в черепе с помощью тонкой иглы, которая в ходе продвижения к нужному месту может повредить встречающиеся на ее пути клетки различных мозговых структур. В результате такого вмешательства у пациента могут нарушиться функции речи, зрения и другие, столь же важные проявления деятельности центральной нервной системы.
В отличие от иглы управляемый мощными магнитными полями маленький постоянный магнит движется точно по заданной кривой, минуя или обходя опасные участки. “Этот принципиально новый способ управления хирургическими инструментами внутри головного мозга наиболее безопасен, поскольку только он позволяет нам использовать непрямые пути для достижения цели”, - говорит Ральф Дэйси, руководитель отделения нейрохирургии Washington University School of Medicine в Сент-Луисе.
На первом этапе Федеральная администрация по контролю за продуктами питания и лекарствами (FDA) разрешила Дэйси проверить “Магнитную хирургическую систему” при проведении биопсии у нескольких пациентов с опухолями в верхней лобной доле мозга. Однако все понимают, что биопсия – это только начало.
“Мы ожидаем, что MSS будет применяться гораздо шире, так как эта система впервые дает возможность объединить вместе три компонента: визуализацию, локализацию и навигацию, - говорит Бевил Хогг, исполнительный директор компании Stereotaxis.- В перспективе ее можно будет использовать также для вживления электродов в мозг пациентов с нарушениями двигательных функций, лечения аневризма и других сосудистых нарушений, доставки лекарств или химиотерапевтических агентов к определенным участкам мозга, кардиальной электрофизиологии и удаления атеросклеротических бляшек из артерий”.
Конечно, прежде чем что-либо из перечисленного войдет в широкую медицинскую практику, ученым и врачам придется доказать FDA состоятельность их метода. Для этого нужно будет успешно произвести еще немало операций, аналогичных описанной выше, причем сделать это уже не в своей, а в других медицинских школах. И только после того можно будет рассчитывать, что магниты в нейрохирургии обретут те же права, что и давно ставшие традиционными инструменты.