درمان سرطان کبد با میکروربات‌هایی که توسط میدان مغناطیسی هدایت می‌شوند
شبیه‌سازی هوش مصنوعی امکان ارزیابی تأثیر پارامترها بر انتقال میکروربات‌ها به تومور هدف را فراهم می‌کند و دقت رویکرد را بهبود می‌بخشد.
محققان کانادایی به سرپرستی «ژیل سولز»، رویکرد جدیدی را برای درمان تومورهای کبد، با استفاده از میکروربات‌های هدایت‌شونده با آهنربا در یک دستگاه ام‌آر‌آی توسعه داده‌اند.
ایده تزریق میکروربات‌ها
ایده تزریق ربات‌های میکروسکوپی به جریان خون برای بهبود بدن انسان جدید یا متعلق به رمان‌های علمی- تخیلی نیست. با هدایت یک میدان مغناطیسی خارجی، ربات‌های زیست‌سازگار مینیاتوری که از نانوذرات اکسید آهن ساخته شده‌اند، می‌توانند از نظر تئوری خدمات پزشکی را به شیوه‌ای بسیار هدفمند ارائه دهند.
تابه‌حال، یک مانع فنی وجود داشته است: نیروی گرانش این میکروربات‌ها از نیروی مغناطیسی فراتر رفته است، که هدایت آنها را در زمانی که تومور بالاتر از محل تزریق قرار دارد محدود می‌کند.
درحالی‌که میدان مغناطیسی ام‌آر‌آی زیاد است، شیب مغناطیسی مورد استفاده برای هدایت و تولید تصاویر آن ضعیف‌تر است. دکتر ژیل سولز، یکی از محققین این دانشگاه گفت: «ما برای حل این مشکل، الگوریتمی را توسعه دادیم تا موقعیتی را که بدن بیمار باید در آن قرار بگیرد را تعیین کند. این بهترین موقعیتی است که در آن می‌توان از ام‌آر‌آی بالینی ترکیبی با گرانش و نیروی مغناطیسی استفاده کرد.»
او افزود: «این اثر ترکیبی باعث می‌شود که میکروربات‌ها به شاخه‌های شریانی که تومور را تغذیه می‌کنند، آسان‌تر حرکت کنند. با تغییر جهت میدان مغناطیسی، می‌توانیم آنها را به‌طور دقیق به مکان‌هایی هدایت کنیم که باید تحت درمان قرار بگیرند و بنابراین سلول‌های سالم را حفظ می‌کنیم.»
اعمال دقت بیشتر
این مطالعه که در Science Robotics منتشر شده است، می توان رویکردهای رادیولوژی مورد استفاده برای درمان سرطان کبد را تغییر دهد.
شایع‌ترین نوع این سرطان‌ها، کارسینوم سلول‌های کبدی است. کارسینوم مسئول مرگ سالانه 700,000 نفر در سراسر جهان است و درحال‌حاضر اغلب با کموآمبولیزاسیون ترانس شریانی درمان می‌شود.
این درمان تهاجمی که نیاز به پرسنل بسیار ماهر دارد، شامل تزریق مستقیم شیمی‌درمانی در شریان تغذیه‌کننده تومور کبدی و مسدودکردن خون‌رسانی به تومور با استفاده از میکروکتترهایی است که توسط اشعه ایکس هدایت می‌شوند.
سولز گفت: «رویکرد هدایت رزونانس مغناطیسی ما می‌تواند با استفاده از یک کتتر قابل کاشت مانند آنچه در شیمی‌درمانی استفاده می‌شود، انجام شود. مزیت دیگر این روش آن است که تومورها در ام‌آر‌آی بهتر از اشعه ایکس قابل مشاهده هستند.»
به‌لطف توسعه یک میکروربات انژکتوری سازگار با ام‌آر‌آی، دانشمندان توانستند «رشته‌های ذرات» را که مجموعه‌ای از میکروربات‌های قابل مغناطیسی هستند، جمع‌آوری کنند. از آنجایی که این‌ها نیروی مغناطیسی بیشتری دارند، هدایت و شناسایی آنها روی تصاویر ارائه‌شده توسط دستگاه ام‌آر‌آی آسان‌تر است.
به این ترتیب، دانشمندان می‌توانند اطمینان حاصل کنند که رشته‌ها در مسیر درست حرکت می‌کنند و دوز درمان نیز کافی است. با گذشت زمان، هر میکروربات قسمتی از درمان را پوشش خواهد داد، بنابراین ضروری است که رادیولوژیست‌ها بدانند تعداد آنها چقدر است.
حس خوب کنترل توسط میکروربات‌ها
سولز گفت: «ما آزمایش‌هایی را روی دوازده خوک انجام دادیم تا بتوانیم تا حد امکان شرایط تشریحی بیمار را تکرار کنیم. یک نتیجه قطعی بود: میکروربات‌ها ترجیحاً شاخه‌های شریان کبدی را که توسط الگوریتم مورد هدف قرار گرفته بودند دنبال می‌کردند و به مقصد می‌رسیدند.»
تیم او مطمئن شد که محل تومور در قسمت‌های مختلف کبد تأثیری بر اثربخشی چنین رویکردی ندارد.
وی افزود: «با استفاده از آناتومی تشریحی کبد انسان، ما توانستیم به‌صورت آزمایشی ریزربات‌ها را روی 19 بیمار تحت درمان با آمبولیزاسیون ترانس شریانی شبیه‌سازی کنیم. آنها درمجموع 30 تومور در نقاط مختلف کبد داشتند. در بیش از 95 درصد موارد، محل تومور با الگوریتم هدایت برای رسیدن به تومور هدف سازگار بود.»
با وجود این پیشرفت علمی، کاربرد بالینی این فناوری هنوز فاصله زیادی با ورود به روند درمانی دارد.
سولز می‌گوید: «اول از همه، با استفاده از هوش مصنوعی، ما باید جهت‌یابی میکروربات‌ها را با شناسایی محل آنها در کبد و همچنین بروز انسداد در شاخه‌های شریان کبدی که تغذیه‌کننده توموراست، بهینه کنیم.»
دانشمندان همچنین باید با استفاده از نرم‌افزاری که جریان مایعات را در رگ‌ها شبیه‌سازی می‌کند، جریان خون، موقعیت‌یابی تومور بیمار و جهت میدان مغناطیسی را مدل‌سازی کنند. این شبیه‌سازی امکان ارزیابی تأثیر پارامترها بر انتقال میکروربات‌ها به تومور هدف را فراهم می‌کند و درنتیجه دقت رویکرد را بهبود می‌بخشد.
