Инженеры Университета Дьюка сделали первый шаг к минимально инвазивному лечению опухолей головного мозга, объединив химиотерапию с теплом, вводимым с конца катетера.
Подтверждение концепции исследования продемонстрировало, что лечение опухолей головного мозга должно быть технически возможным без побочных эффектов, связанных с традиционными хирургическими методами, системной химиотерапией или лучевой терапией.
Биоинженеры спроектировали и построили ультразвуковой катетер, который может вписываться в крупные кровеносные сосуды головного мозга и выполнять две важные функции: предоставлять движущиеся трехмерные изображения в реальном времени и генерировать локальное повышение температуры. Исследователи предполагают использовать эту систему в сочетании с химиотерапевтическими препаратами, заключенными в термочувствительные микропузырьки, называемые липосомами.
"Врачи вводили липосомы, содержащие лекарственные препараты, в кровоток пациента, а затем вводили катетер через кровеносный сосуд в место опухоли головного мозга," сказал Карл Херикхофф, аспирант четвертого курса инженерной школы Duke’s Pratt School и первый автор статьи, опубликованной в журнале Ultrasonic Imaging. "Катетер будет использовать ультразвук, чтобы сначала отобразить опухоль, а затем направить луч более высокой мощности для генерации тепла в этом месте, плавления липосомных оболочек и распространения химиотерапевтического препарата непосредственно на опухоль.
"Повышение температуры будет примерно на четыре градуса по Цельсию – достаточно, чтобы расплавить липосомы, но недостаточно, чтобы повредить окружающие ткани," Херикхофф сказал. "Никто раньше не пробовал этот подход в мозгу."
По оценкам Американского онкологического общества, в 2008 году было диагностировано более 21 000 новых случаев опухоли головного мозга, при этом более 13 000 пациентов умерли. Это составляет около двух процентов всех смертей от рака.
Исследователи заявили, что минимально инвазивный подход к лечению этого рака будет предпочтительнее традиционных методов, которые имеют собственные недостатки и побочные эффекты.
"Хирургическое вмешательство является инвазивным, а химиотерапия, вводимая или принимаемая перорально, влияет на все тело и затрудняет пересечение гематоэнцефалического барьера в достаточных концентрациях," Херикхофф сказал. Гематоэнцефалический барьер ограничивает проникновение в мозг любого инородного вещества, в котором нервная ткань не нуждается.
В серии экспериментов на животных моделях и смоделированных тканях исследователи продемонстрировали, что они могут построить катетер, достаточно тонкий, чтобы его можно было поместить в один из основных кровеносных сосудов головного мозга, который мог бы служить двойной цели – визуализации и нагревания.
"Взятые в целом, результаты этих экспериментов, в частности четкость изображений и способность повышать температуру с помощью одного и того же катетера, наводят нас на мысль, что в конечном итоге создание практического внутричерепного ультразвукового катетера возможно," сказал Стивен Смит, директор группы ультразвуковых датчиков Университета Дьюка и старший член исследовательской группы. "Есть некоторые проблемы конструкции самого катетера, которые, как нам кажется, можно преодолеть без особых трудностей."
По словам исследователей, достижения в области ультразвуковых технологий сделали эти эксперименты возможными благодаря созданию подробных трехмерных движущихся изображений в режиме реального времени. Лаборатория Герцога имеет большой опыт преобразования традиционного 2-D УЗИ, подобного тому, который используется для визуализации младенцев в утробе матери, в более совершенные 3-D сканирование. После изобретения этой техники в 1991 году команда также продемонстрировала ее полезность в разработке специализированных катетеров и эндоскопов для визуализации тканей по всему телу в реальном времени.
Большая часть исследований липосом проводилась в Duke Дэвидом Нидхэмом, профессором машиностроения и материаловедения, и Марком Дьюхерстом, профессором радиационной онкологии.
Источник: Duke University (новости: в сети)