Самый маленький в мире робот может изменить минимально инвазивную хирургию
Новый биомедицинский робот диаметром всего 0,95 миллиметра (около 0,04 дюйма) привлек внимание всего медицинского сообщества. Он на 60 процентов меньше, чем аналогичные инструменты, используемые в настоящее время, и обещает более точную, минимально инвазивную хирургию.
Крошечное устройство было разработано в Инженерной школе Гонконгского университета науки и технологий (HKUST). Исследовательской группой руководил Яджинг Шен, доцент кафедры электронной и компьютерной техники.
Ученые решали задачу создания инструмента, сочетающего ультракомпактные размеры с точной навигацией и различными терапевтическими функциями.
Маленький робот с меньшим хирургическим риском
Мини-робот может перемещаться по крошечным коридорам, в том числе в бронхах легких и фаллопиевых трубах. Врачи часто испытывают трудности с проведением операций в этих тонких областях, поэтому эта миниатюрная конструкция может значительно расширить диагностические и терапевтические возможности.
Она выполняет такие задачи, как лазерная абляция, забор образцов тканей и доставка лекарств именно в те места, которые требуют внимания. Исследователи видят в этом потенциальный метод уменьшения хирургических повреждений и ускорения восстановления пациентов.
Эксперты в области робототехники подчеркивают, что меньшие инструменты создают меньший риск травмирования чувствительных тканей. Деликатные пути можно исследовать без больших разрезов и громоздких эндоскопов, которые закрывают хирургический обзор.
Такой переход может улучшить способность врачей лечить заболевания на ранних стадиях, особенно в органах с разветвленными проходами. Ранний доступ часто означает быстрое принятие мер и лучшие результаты лечения.
Крошечный, но мощный робот
Этот ультракомпактный хирургический робот оснащен множеством передовых компонентов, которые работают вместе в одной плотной компоновке. Оптоволоконный блок захватывает изображение, а микроскопический процесс 3D-печати создает полый каркас, в котором хранятся волокна и инструменты.
Инженеры покрыли его специальным магнитным напылением, в результате чего образовалась функционализированная кожа. Это позволяет управлять магнитом извне пациента, что дает врачам неинвазивный способ направлять устройство.
Тонкий гелевый слой покрывает внешнюю поверхность, чтобы уменьшить трение и обеспечить плавное перемещение робота по извилистым каналам. Все эти меры направлены на то, чтобы робот оставался миниатюрным, но при этом мощным.
При размере менее 0,04 дюйма в поперечнике он помещается в такие места, куда многие врачи никогда не могли добраться с помощью стандартных инструментов, решая таким образом давнюю проблему в хирургических технологиях.
Эндоскопические изображения и хирургическая точность
Помимо своей миниатюрной формы, устройство обеспечивает точность позиционирования около 30 микрометров. Такой уровень контроля помогает хирургам нацеливаться на точные точки, не задевая окружающие ткани.
Помимо точности, робот обнаруживает закупорки на расстоянии до 9,4 миллиметра (0,37 дюйма). Этот показатель примерно в десять раз больше, чем у старых эндоскопических роботов, которые часто не справлялись с навигацией и сканированием в поисках препятствий.
Кроме того, широкое поле зрения - примерно в 25 раз больше, чем у некоторых традиционных систем, - позволяет врачам получать детальные изображения с одной точки обзора. Это особенно полезно на разветвленных участках, где необходима сильная визуальная обратная связь для предотвращения столкновений или неправильного расположения.
Такие возможности визуализации и обнаружения препятствий имеют решающее значение при прохождении через непредсказуемо разветвленные структуры тела. Улучшенная осведомленность может дать врачам больше уверенности при исследовании этих непонятных областей.
Лабораторные оценки и испытания на реальных тканях
Исследователи проверили робота в исследованиях бронхиальных сетей in vitro и подтвердили плавность управления движением. Затем они протестировали его на извлеченных свиных легких и обнаружили, что он может собирать изображения и проводить небольшие процедуры там, где стандартные сканеры не справляются.
«Малогабаритные континуальные роботы многообещающе подходят для интервенционной диагностики и лечения, однако существующие модели часто не могут обеспечить компактность, точную навигацию и визуализацию функционального лечения», - говорит профессор Шен.
Возможности для специализированного лечения
Ранняя диагностика часто означает лучшие результаты для пациентов. Проникая в узкие отделы органов, врачи могут обнаружить инфекции, опухоли или другие аномалии, до которых раньше было трудно добраться.
При локальной доставке лекарств терапия остается сконцентрированной в области цели, что избавляет остальной организм от ненужного воздействия. Такая специфичность может снизить дозировку лекарств и уменьшить побочные эффекты.
Уменьшение хирургического бремени
Меньшие разрезы обычно означают меньшую боль, меньший риск инфицирования и быстрое заживление. Робот может снизить травматичность операции, ограничив количество перемещаемых или разрезаемых тканей.
Находясь внутри, робот может выполнить несколько задач за один сеанс, ограничивая необходимость в дополнительных процедурах. Такая эффективность может сэкономить время как пациентов, так и клиник.
