קטטר ממערכת צינורות קונצנטרית להתערבויות אנדולומינליות, מונחה ומתואם באמצעות דימות תהודה מגנטית

כלים עדינים יותר להליכים נשיים בלב

החדרת כלי עבודה עמוק לכלי הדם היא פרקטיקה שגרתית ברפואה המודרנית, המשמשת בהכל מפתיחת עורקים סתומים ועד טיפול בקצב לב לא סדיר. עם זאת, הקטטרים הקיימים יחסית נוקשים ומונחים בדרך כלל באמצעות הדמיית קרני X, שגורמת לחשיפה לקרינה גם של המטופלים וגם של הצוות הרפואי ומספקת תמונה שטוחה וצללית בלבד. מאמר זה מציג סוג חדש של קטטר רך ומנוהל הנע דרך שדה המגנטי של מכשיר דימות תהודה מגנטית (MRI) עצמו, ושם את המוקד על פרוצדורות מדויקות ובטוחות יותר במעבריהן העדינים של הגוף.

מדוע קשה לנווט עם הקטטרים הנוכחיים

קטטרים סטנדרטיים נדחפים ומסובבים מחוץ לגוף, וסומכים על מיומנות המפעיל ועל חוטי מתכת מראש מעוצבים כדי להגיע לכלי הדם הנכון. הנוקשות שלהם, שנועדה להקנות שליטה, עלולה גם לפגוע ברקמות עדינות ולגרום לסיבוכים במהלך ההליך או לאחריו. רובוטים מתקדמים יותר מסוג “קומיום” או “צינורות קונצנטריים” — המורכבים ממספר צינורות כפופים מראש מקוננים זה בתוך זה — יכולים להתכופף בכיוונים רבים, אך הם עשויים מסגסוגות מאוד נוקשות. נוקשות זו עלולה לגרום לקפיצת צורה פתאומית, התנהגות של ״התהפכות״ שקשה לחזות ומהווה סיכון בתוך הגוף. במקביל, מעקב אחר מכשירים כאלה נעשה לרוב באמצעות פלואורוסקופיית קרני X, שמספקת מידע תלת־ממדי מוגבל ומוסיפה מינון קרינה.

תנו למסרק ה‑MRI לשאת שתי משימות

המחברים מציגים מכשיר הנקרא מפעיל מגנטי במעטפת קואקסיאלי (Coaxial Sleeve Magnetic Actuator, CoSMA), קטטר תלת־חלקי שתוכנן מהיסוד לעבודה בתוך סורק MRI. במקום להטמיע מגנטים קבועים או מנועים בתוך הקטטר, ה‑CoSMA משתמש בשקט בשדה המגנטי החזק והיציב שכל מכשיר MRI מייצר. טבעות וצירים קטנטנים ממתכת רכה בקצה של כל אחת משלוש המעטפות הקונצנטריות נוטים באופן טבעי להתיישר עם השדה הזה. על ידי החלקה וסיבוב של המעטפות מחוץ לסורק, המפעיל יכול לעצב מחדש את הקצה, כשהשדה של ה‑MRI משמש כמקור אנרגיה בלתי נראה. מכיוון שהחומר של המעטפות דומה יותר לניילון קלוע מאשר למתכת קפיצית, המבנה הכולל רך בערך אלף פעמים יותר מרוב הרובוטים הקונצנטריים הרגילים, מה שמפחית את הסיכון לפגיעה כאשר הוא לוחץ על דפנות כלי הדם.

כיצד הקטטר הרך מתכופף ומתמקד

שלוש המעטפות פועלות יחד כדי ליצור טווח רחב של צורות. המעטפה החיצונית נושאת סט טבעות כך שבשדה ה‑MRI היא מתכופפת בצורה חלקה אך לא חורגת בדרך כלל מעבר לזווית ישרה. המעטפה האמצעית נושאת טבעת נוספת בזווית שונה; סיבוב והארכה של מעטפה זו ביחס לחיצונית יכולים להפוך את כיוון הכיפוף, לגרום לקטטר להכרע אחורה על עצמו או ליצור עקומת בצורת S. מעטפה פנימית ודקה, שמקצה מופנה עם מסמר מתכתי זעיר, יכולה להימשך לכל כיוון שבו המערכת המשולבת מצביעה, וסורקת למעשה מעגל מלא של אוריינטציות אפשריות. החוקרים פיתחו מודלים ממוחשבים שמאזנים בין הכוחות המגנטיים להתנגדות האלסטית של הצינורות הקלועים, מה שמאפשר להם לחזות ולכוונן את הצורות האלה ובאותו הזמן להקטין את הנטייה להתהפכות פתאומית.

בדיקות בתוך דגם של האורטה האנושית

כדי להראות שזה יותר מסתם צעצוע מעבדתי, הצוות ניהל את ה‑CoSMA דרך העתק פלסטיק מודפס בתלת‑ממד של קשת האורטה האנושית — העורק הגדול והמעוקל היוצא מהלב, שמתפצל במהירות לכלי דם שמזינים את הראש והידיים. בהפעלת המכשיר ידנית מחוץ לסורק ה‑MRI, משתמש חסר ניסיון הצליח להנחות את הקטטר מנקודת כניסה מדומה ברגל לכל אחד מחמשת הסניפים המרכזיים בפחות מעשר דקות. ה‑MRI סיפק תמונות תלת־ממד מפורטות, שאיפשרו לחוקרים לשחזר הן את האנטומיה והן את צורת הקטטר במדויק בזמן הניווט, על אף כמה אזורים כהים בלתי נמנעים שבהם החלקים המתכתיים הזעירים הפריעו לאות. קוטרו החיצוני של האב־טיפוס, 4 מ״מ, כבר נמצא בטווח הכלים הקליניים, והמחברים טוענים שניתן יהיה לקטין אותו עוד ככל ששיטות הייצור ישתפרו.

צעדים לקראת ניווט חכם ובטוח יותר

בדיונם, המחברים מדגישים ש‑CoSMA מהווה הוכחת מושג לכיתה חדשה של קטטרים מונעי MRI וגלויים ב‑MRI. המכשיר הנוכחי נשלט ביד והתמונות מעובדות באופן לא מקוון, אך אותם עקרונות יכולים לתמוך במערכות עתידיות שיפרו את סריקות ה‑MRI במהירות, ישחזרו בזמן אמת את צורת הקטטר ויכוונו באופן אוטומטי את תנועות המעטפות. הם מסמנים את הצורך בהאצת הדימות, בציוד אקטואציה אוטומטי ובתוכנת בקרה יעילה יותר, וכן ברכיבים מגנטיים קומפקטיים וגימור מוקפד יותר. אם אתגרים הנדסיים אלה ייפתרו, הגישה הזו עשויה לאפשר קטטרים רכים ונעים־כיוון מאוד, שימנעו כוח מיותר בעת ניווט בכלי דם מורכבים — הכל תחת הנחיה תלת־ממדית ללא קרינה — ובכך להציע למטופלים ולצוות הרפואי דרך עדינה יותר להגיע ליעדים הקשים בגוף.

ציטוט: Lloyd, P., Murasovs, N., May, Y.L. et al. A concentric tube catheter for endoluminal interventions, steered and imaged via magnetic resonance imaging. Commun Eng 5, 74 (2026). https://doi.org/10.1038/s44172-026-00636-1

מילות מפתח: קטטר מונחה MRI, רובוטיקה רכה, התערבות אנדו-וסקולרית, הנעה מגנטית, רובוט צינורות קונצנטריים