Скальпель шириной 0,3 мм: магнитное управление делает нейрохирургию сверхточной

Исследователи из Университета Торонто представили миниатюрные хирургические инструменты, способные изменить подход к нейрохирургии. Эти крошечные устройства, диаметром всего 3 миллиметра, управляются с помощью внешних магнитных полей и могут выполнять сложные манипуляции — захватывать, тянуть и разрезать ткани внутри мозга, не вызывая значительных повреждений.

Вместо привычных моторов и кабелей, как в традиционных хирургических роботах, канадские инженеры использовали материалы, реагирующие на магнитные поля. Благодаря этому удалось отказаться от сложных механических систем, которые теряют эффективность при миниатюризации. Новая технология позволяет управлять инструментами с высокой точностью, направляя их снаружи через электромагнитные катушки, расположенные под головой пациента.

Работа над устройствами велась в сотрудничестве с Центром визуальной хирургии при детской больнице SickKids в Торонто. По словам профессора Эрика Диллера, на сегодня широко распространены роботизированные системы, способные воспроизводить движения руки хирурга в области живота или груди. Но при операциях на мозге, где пространство ограничено до предела, такие решения становятся непрактичными — кабели теряют чувствительность, возрастает трение, и надежность резко падает. Использование магнитного управления позволило обойти эти ограничения.

Прототипы новых инструментов включают миниатюрный скальпель, пинцет и зажим, которые размещаются внутри тела через небольшой разрез, а затем контролируются извне. Для проверки работоспособности команда создала реалистичную модель мозга из силикона, а в качестве имитации мозговой ткани использовала кусочки тофу и малину. Эти материалы оказались подходящими по механическим свойствам: тофу — для имитации разрезов, малина — для отработки захватов.

Результаты впечатлили даже самих разработчиков: магнитный скальпель делал аккуратные и узкие надрезы шириной около 0,3–0,4 мм — вдвое точнее, чем ручные инструменты хирургов. Пинцет успешно справился с задачей в 76% случаев, а последующие тесты на животных дали схожие результаты.

Хотя до практического применения в операционных ещё далеко, исследователи уверены, что их подход открывает путь к новому поколению хирургических роботов. Сейчас команда работает над совместимостью с визуализирующими технологиями, такими как флюороскопия. По словам Диллера, это «по-настоящему сумасшедшая идея», но именно такие идеи иногда и приводят к прорыву.

Полное описание исследования опубликовано в журнале Science Robotics.