Предлагаем к прочтению перевод статьи с сокращениями, раскрывающий последние достижения в области медицинской робототехники.
Миниатюрным роботам длиной в несколько миллиметров зачастую не хватает силы для перемещения по организму инструментов для эндоскопической микрохирургии. Ученым из Германского онкологического исследовательского центра (DKFZ) пришла в голову мысль собирать несколько таких небольших роботов TrainBot в один модуль и снабжать их усовершенствованными «ножками». Команде ученых из DKFZ впервые удалось провести экспериментальную электрохирургическую операцию по поводу непроходимости желчевыводящих путей с участием «колонны» роботов.
Изображение сгенерировано с помощью SD v. 1.5.
Список возможных вариантов применения миниатюрных роботов в медицине достаточно длинный: от адресной доставки лекарственных препаратов до выполнения функции датчиков и участия в проведении хирургических процедур. Уже разработан целый арсенал роботов различного размера — от нескольких нанометров до нескольких сантиметров — и проведены их испытания в этих областях.
Однако работающие сегодня маленькие помощники не способны справиться со многими заданиями. Например, в эндоскопической микрохирургии инструменты зачастую слишком тяжелы для одного робота длиной несколько миллиметров: он не может доставить инструмент к месту назначения. Еще одна распространенная проблема — нередко роботам приходится перемещаться «ползком». Однако поверхность многих структур организма покрыта слизью, на которой роботы как бы поскальзываются и теряют способность двигаться.
«Шипы» на ножках увеличивают движущую силу в три раза
Коллектив под руководством Тианя Шу (Tian Qiu) в DKFZ в Дрездене нашел решение обеих проблем: разработанный ими модуль TrainBot состоит из нескольких отдельных роботов длиной по несколько миллиметров. Такие модули снабжены усовершенствованными ножками, которые предотвращают скольжение. Вместе эти роботы способны перемещать эндоскопические инструменты. Модуль TrainBot работает без проводов; вращающееся магнитное поле позволяет одновременно регулировать работу отдельных модулей. Благодаря магнитной регулировке возможно перемещение на плоскости с контролем вращения. Активизация извне и система контроля и регулировки рассчитаны на расстояние, сравнимое с размерами тела человека.
Микрохирургия желчевыводящих путей
Исследователи расположенного в Дрездене Германского онкологического исследовательского центра уже использовали свою «колонну» из трех модулей TrainBot для симуляции хирургической процедуры. При онкологическом поражении желчевыводящих путей нередко развивается непроходимость желчных протоков, что может привести к обратному току желчи. Это очень опасная для пациента ситуация. В этом случае необходимо восстановить проходимость желчевыводящих путей как можно быстрее после эндоскопической постановки диагноза. Для этого гибкий эндоскоп вводят через рот в тонкий кишечник и далее в желчный проток. Одна из основных сложностей при выполнении этой процедуры заключается в том, что необходимо провести эндоскоп из тонкого кишечника в желчный проток под острым углом.
«Как раз в такой ситуации наша подвижная колонна роботов может показать себя во всей красе», — считает руководитель проекта Тиань Шу. Способности роботов были продемонстрированы на извлеченных органах свиньи. Колонна роботов смогла «пронести» эндоскопический инструмент для электрической абляции тканей в желчный проток. Как только кончик проволочного электрода окажется на месте, на него подается электрическое напряжение, и постепенно происходит восстановление проходимости за счет применения электричества. Этот метод прижигания тканей называется электрокаутеризацией. В своем эксперименте ученые использовали электрод длиной 25 см, который был в три с половиной раза тяжелее одного модуля TrainBot.
«Далее, к примеру, другая колонна роботов TrainBot может доставить на место катетер, чтобы обеспечить отток жидкости, либо осуществить доставку лекарственных препаратов, — рассказывает Мункван Чыон (Moonkwang Jeong), ведущий автор статьи, опубликованной по результатам исследования. — Мы получили многообещающие результаты в опытах по применению роботов TrainBots на модели органов и с оптимизмом смотрим в будущее. Надеемся, что нам удастся разработать группы работающих совместно миниатюрных роботов для выполнения различных новых задач в эндоскопической хирургии».
Информация для статьи была предоставлена при поддержке экспертов в области медицинских технологий, а перевод осуществлен благодаря усилиям специалистов по английскому языку.
Источник: https://www.dkfz.de/en/presse/pressemitteilungen/2024/dkfz-pm-24-58-miniature-robots-in-convoy-for-endoscopic-surgery.php
Читать далее:
Лев казино: особенности игры в игровые автоматы онлайн
Русский язык 9 класс: Подготовка к ОГЭ с помощью эффективных методов изучения
Качественный отечественный почтовый сервер RuPost
Онлайн казино Джойказино: особенности игры онлайн
Как играть в Ставка казино
