Intelligens sebészeti vágóeszköz

Sebészeti beavatkozások során igen komoly problémát jelent a műtéti területen feltárt szövetrészletek hisztológiai szintű azonosítása, különösen rosszindulatú tumoros elváltozások műtéti terápiája esetében. A tumoros szövet gyakran nem különül el egyértelműen a környező egészséges szövettől, így pusztán vizuális információra támaszkodva a tumor nem távolítható el kellő biztonsággal. Ezen probléma megoldására számos technika született, azonban ezen technológiák egyike sem ad megnyugtató eredményt. A ma használatos megoldások felölelik a műtét előtti (esetleg közbeni) képalkotó vizsgálatokat, valamint a műtét során eltávolított tumor hisztológiai vizsgálatát. Ezen vizsgálatok közös problémája, hogy az eredmény nem kötődik közvetlenül a műtéti területen feltárt szövetrészletekhez, így csak közvetett információt hordoz magában.

A kutatás története

Kutatásunk legfontosabb célkitűzése egy olyan módszer kidolgozása volt, amelynek segítségével a szövetek azonosítása a műtéti területen elvégezhető és azonnali eredményt szolgáltat. A kutatás alapvető eszközéül a tömegspektrometria nevű analitikai kémiai technikát választottuk. A tömegspektrometriás módszerek a vizsgált mintákat alkotó molekulák tömegének a meghatározásán alapulnak. Kutatásunk kezdeti fázisában olyan tömegspektrometriás technikát képzeltünk el, amely képes biológiai szövetek közvetlen elemzésére. Mivel az élő szövetek sok százezer különféle molekulából állnak, az ilyen módon nyert információ egyrészt betekintést nyújthat az élő szervezet biokémiai folyamataiba, másrészt pedig lehetőséget teremthet a szövet egyedi sajátosságainak a feltérképezésére.

A kutatási folyamat egyik legkockázatosabb lépése egy olyan ún. ionizációs technika kifejlesztése volt, amelyik egyrészt nem hordoz semmilyen veszélyt a betegre nézve, másrészt viszont képes az élő szövet molekuláit tömegspektrometriásan vizsgálható, elektromosan töltött részecskékké, azaz ionokká alakítani. Ezen feladat megoldása során a véletlen sietett segítségünkre, ugyanis felfedeztük, hogy a sebészetben általánosan használt elektrosebészeti eszközök a normális sebészeti beavatkozás során ionizálják a szövet egyes komponenseit, tehát a szokásos sebészeti eszköz minimális változtatásokkal használható a fent körvonalazott cél eléréséhez. Az elektrosebészeti eszköz ezt követően sikeresen kapcsoltuk a tömegspektrometriás műszerrel.

Az ily módon létrejövő eszköz tulajdonképpen egy intelligens sebészeti eszköz, amely a vágáson (ill. koaguláláson) kívül képes tömegspektrometriás információt adni a szövetek molekuláris összetételéről. Mivel a nyers tömegspektrometriás információ a sebész felhasználók számára közvetlenül nem értelmezhető, szükséges volt egy olyan adatkiértékelő rendszerre, amely képes a kémiai információt szövettani jellegű információvá lefordítani. Ehhez a „fordításhoz" természetesen szükség van egy „szótárra", azaz egy olyan adatbázisra, amely ismert szövetek tömegspektrumait tartalmazza. Ennek az adatbázisnak az alapjait, valamint a fordító algoritmust sikeresen létrehoztuk. A jelenlegi kísérleti rendszerünk képes a tömegspektrometriás elemzést, valamint az adatfeldolgozást egy másodpercen belül végrehajtani, azaz egy másodpercen belül visszajelezni a sebésznek, hogy éppen milyen szövettípust vág az eszköz.

A készülék elképzeléseink szerint alapvetően kétféleképpen használható: egyrészt normális sebészeti beavatkozás során képes figyelmeztető jelzést adni a sebésznek, ha túlságosan megközelíti a rákos daganatot, valamint az eszköz használható célzott azonosításra is, a sebészeti területen látható, gyanús szövetrészletek esetében.

A kutatás jelenlegi állása

Az eddigi fejlesztések során létrehoztunk egy, humán sebészeti környezetben üzemeltethető eszközt, amelyet először állatorvosi környezetben, majd később tényleges sebészeti környezetben teszteltünk.

A Kutatóegyetemi címnek köszönhetően jelenleg két, identikus készülék üzemel műtőkben. Bár ezeket a készülékeket napi szinten használják, a használat egyelőre csak a mintavételre, azaz a fentebb említett adatbázis bővítésére szorítkozik. Az adatbázis reményeink szerint ez év második felére éri el azt a méretet, hogy megkezdhessük a készülék engedélyeztetését, és tényleges diagnosztikai felhasználását.
Eközben folyik a készülék funkcionális tesztelése is, állatorvosi környezetben. Állatorvosi praxisból szármzó rákos kutyákat műtünk az eszköz segítségével, és összehasonlítjuk a műtétek hatékonyságát a hagyományos módon történő műtétekével, amely vizsgálatok úgyszintén elengedhetetlenek a sikeres engedélyeztetéshez.