Ученые Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники работают над технологией, позволяющей лечить онкологические заболевания костной ткани с помощью термоабляции. Пока разработанный подход протестирован на костях сельскохозяйственных животных, но в будущем ее можно будет легко перестроить с учетом параметров человека.
В ТУСУРе протестировали технологию лечения костных опухолей / ©getty images
Ученые ТУСУРа работают над применением технологии нагрева, которая успешно используется для лечения злокачественных образований в мягких тканях и для лечения опухолей костей. Комплекс локальной гипертермии «Феникс-2», созданный ими, уже сейчас демонстрирует хороший результат в борьбе с этим видом опухолей. После усовершенствования методики с его помощью можно будет проводить лечение без последующего протезирования.
Сегодня для лечения опухолей костной ткани в практической медицине применяется несколько методик, и все они связаны с нарушением анатомической структуры: от ампутации и протезирования до прогрева в автоклаве с длительным процессом срастания после проведения реконструктивной операции. Первый опыт использования прибора «Феникс-2» для воздействия на опухоль костей у пациента в сотрудничестве с НИИ онкологии Томского НИМЦ дал положительный результат. Спустя семь месяцев (самый длительный на сегодня период наблюдения после проведения воздействия) рецидива не возникло.
Комплекс локальной гипертермии «Феникс-2» создан на кафедре промышленной электроники ТУСУРа в тесном взаимодействии со специалистами НИИ онкологии Томского НИМЦ и не имеет ни российских, ни зарубежных аналогов. Поверхностные и игольчатые нагреватели обеспечивают нагрев опухоли на любой глубине, подавляя очаг опухоли и метастазы, практически не затрагивая здоровую ткань. Особая запатентованная конструкция обеспечивает нагревание опухоли в строго ограниченных областях, а использование постоянного тока вместо СВЧ-излучения снижает до минимума влияние этой процедуры на организм в целом. КЛГ «Феникс-2» уже получил официальное право применения в лечебных учреждениях.
«Наш метод позволяет, не извлекая кость, осуществить тепловое воздействие во время операции на пациенте. При этом сохраняются все анатомические структуры, последующие процессы регенерации должны происходить более просто», – отмечает заведующий лабораторией биомедицинских технологий ТУСУРа Денис Пахмурин. Проблема, с которой столкнулись разработчики – снижение прочности кости после термического воздействия. Это связано с необходимостью применения высокой температуры.
Если для воздействия на опухолевые образования в мягких тканях достаточно 40-45 градусов Цельсия, то при лечении рака костей необходима температура вдвое выше (термоабляция). В связи с отсутствием длительных наблюдений о влияния термоабляции на костную ткань, врачи в текущий момент не готовы отпустить пациента, прошедшего лечение с помощью этого метода без необходимости какого-либо дополнительного вмешательства. Однако такое воздействие на опухоль уже сегодня позволяет дождаться протезирования (ожидание занимает до полугода и более) без наличия опухоли в кости.
«На данном этапе мы ставим перед собой задачу подобрать оптимальную температуру, которая будет убивать опухолевые клетки, и при этом вред здоровым тканям будет минимальным. Сложность заключается в том, что при прогревании костной ткани перепад температур на поверхности и в центре довольно большой. Нам предстоит добиться такого эффекта, чтобы температура, которая идет снаружи, не особо выросла, а внутри – увеличилась. В случае успеха это позволит проводить лечение без необходимости дальнейшего протезирования или укрепления кости», – отмечает Денис Пахмурин.
Сегодня проходят эксперименты по изучению влияния прибора на механические свойства костей. Работа с анализом полученных данных проводится в университетской лаборатории съема, анализа и управления биологическими сигналами. В ходе экспериментов ученые наблюдают, как распределяется тепловое поле в костной ткани, как изменяются прочностные характеристики в зависимости от температуры и динамики нагрева. Следующая задача – обработать эти данные для определения рекомендаций по оптимальному использованию метода в максимально щадящем режиме без ущерба эффективности лечения.
«Те методы, которые мы традиционно используем, предназначены для работы с большими объемами данных. Нам предстоит модифицировать старые и разрабатывать новые, предназначенные для работы с небольшими объемами информации», – рассказывает заведующий лабораторией Евгений Костюченко. Результатом станет модель, позволяющая определить необходимые параметры воздействия на каждого конкретного пациента. Пока эксперимент проводился на костях крупных сельскохозяйственных животных, однако полученную модель можно будет легко перестроить с учетом параметров человека.
