Miniaturowe roboty w skali milimetrowej często nie mają siły, aby transportować instrumenty do endoskopowej mikrochirurgii. Naukowcy z Niemieckiego Centrum Badań nad Rakiem (DKFZ) łączą teraz kilka milimetrowych TrainBotów w jedną jednostkę i wyposażają je w ulepszone „stopy”. Po raz pierwszy zespół DKFZ był w stanie przeprowadzić zabieg chirurgii elektrycznej na niedrożności dróg żółciowych {eksperymentalnie} za pomocą konwoju robotów.
Lista możliwych zastosowań miniaturowych robotów w medycynie jest długa: od ukierunkowanego stosowania leków po zadania związane z wykrywaniem i procedury chirurgiczne. Opracowano już cały arsenał robotów i przetestowano go pod kątem tego zakresu zadań, od skali nanometrów do centymetrów.
Jednak mali pomocnicy dostępni dzisiaj osiągają swoje granice w wielu zadaniach. Na przykład w mikrochirurgii endoskopowej. Wymagane instrumenty są często zbyt ciężkie, aby robot o wielkości jednego milimetra mógł je dowieźć do miejsca przeznaczenia. Innym powszechnym problemem jest to, że roboty często muszą się poruszać, czołgając się. Jednak powierzchnie licznych struktur ciała są pokryte śluzem, po którym roboty się ślizgają i nie mogą się poruszać.
Zespół kierowany przez Tian Qiu z DKFZ w Dreźnie opracował rozwiązanie obu tych problemów: ich TrainBot łączy kilka pojedynczych robotów w skali milimetrowej. Jednostki są wyposażone w ulepszone antypoślizgowe stopy. Razem są w stanie transportować instrument endoskopowy. Jednostka TrainBot działa bezprzewodowo; wirujące pole magnetyczne jednocześnie kontroluje poszczególne jednostki. Sterowanie magnetyczne umożliwia ruchy w płaszczyźnie z kontrolą obrotu. Zewnętrzny system uruchamiania i sterowania jest zaprojektowany dla odległości w skali ludzkiego ciała.
Naukowcy z DKFZ z Drezna wykorzystali już swój konwój robotów składający się z trzech jednostek TrainBot do symulacji zabiegu chirurgicznego. W przypadku raka dróg żółciowych, drogi żółciowe często ulegają zablokowaniu, co powoduje cofanie się żółci. To bardzo niebezpieczna sytuacja dla osób dotkniętych chorobą.
W takim przypadku niedrożność musi zostać otwarta po diagnozie endoskopowej. W tym celu przez usta do jelita cienkiego wprowadza się giętki endoskop, a stamtąd do przewodu żółciowego. Jedną z głównych trudności jest poruszanie się endoskopu wokół ostrego kąta od jelita cienkiego do przewodu żółciowego.
To właśnie tutaj elastyczny konwój robotów może pokazać swoje mocne strony” — mówi lider projektu Tian Qiu. Jego zespół zademonstrował to na organach pobranych od świni. Konwój robotów był w stanie manewrować instrumentem endoskopowym do elektrycznej ablacji tkanek w przewodzie żółciowym. Gdy końcówka elektrody przewodowej dotrze do miejsca, przykładane jest napięcie elektryczne, a blokada tkanki jest stopniowo usuwana elektrycznie, procedura znana jako „elektrokauteryzacja”. Zastosowana elektroda przewodowa miała 25 cm długości i była trzy i pół raza cięższa od jednostki TrainBot. „Następnie na przykład inny konwój TrainBot może przynieść cewnik do drenażu płynów lub podawania leków” — mówi Moonkwang Jeong, pierwszy autor artykułu. „Po obiecujących wynikach z TrainBots w modelu organu jesteśmy optymistami, że będziemy w stanie opracować zespoły miniaturowych robotów do dalszych zadań w chirurgii endoskopowej.
Dodajmy, że Niemieckie Centrum Badań nad Rakiem (Deutsches Krebsforschungszentrum, DKFZ) zatrudniające ponad 3000 pracowników jest największym niemieckim instytutem badań biomedycznych. Naukowcy z DKFZ identyfikują czynniki ryzyka zachorowania na raka, badają, jak rozwija się rak i opracowują nowe strategie zapobiegania nowotworom. Opracowują również nowe metody dokładniejszej diagnostyki nowotworów i skuteczniejszego leczenia pacjentów onkologicznych. Serwis Informacji o Raku (KID) DKFZ udziela pacjentom, zainteresowanym obywatelom i ekspertom indywidualnych odpowiedzi na pytania dotyczące raka.
Więcej na temat badań można dowiedzieć się TU
Zdjęcie zajawka: Adobe Stock, grafika: materiały DKFZ (dkfz.de)
Zostaw komentarz
You must be logged in to post a comment.