„Chapadlový robot“ poháněný magnety se dokáže ponořit do úzkých trubic lidských plic. K čemu slouží a jak funguje?

Výzkumníci z Universzity Leeds vyvinuli robota, který se pomocí magnetů dokáže dostat do nejmenších průdušek v plicích a odebírat vzorky tkáně nebo podávat léčbu rakoviny, píše web Engineering and technology.

Robot je známý jako magnetické chapadlo a jeho průměr je pouhé 2 mm. Přibližně dvakrát větší než hrot kuličkového pera. Magnety na vnější straně pacienta budou sloužit k jeho navedení na místo.

Na základě laboratorních testů, při nichž byla použita 3D replika bronchiálního stromu vymodelovaná z anatomických dat, již bylo vyrobeno ověřovací zařízení. V další fázi výzkumu bude zkoumána účinnost zařízení při navigaci plic odebraných z mrtvoly.

V současné době lékaři používají k vyšetření plic a dýchacích cest nástroj zvaný bronchoskop. Tento postup zahrnuje průchod ohebného nástroje podobného trubičce o průměru asi 3,5-4 mm nosem nebo ústy do průdušek.

Vzhledem ke své velikosti se bronchoskop může dostat pouze do horních pater průduškového stromu.

Aby bylo možné proniknout hlouběji do plic, prochází bronchoskopem katétr nebo tenká trubička, o průměru asi 2 mm, a poté se zavádí do menších plicních průduchů.

Lékaři mají omezené možnosti pohybu bronchoskopu, což ztěžuje navigaci nástroje a katétru tam, kde je potřeba.

Robot s magnetickými chapadly byl vyvinut tak, aby byl mnohem obratnější, a využívá robotický naváděcí systém, který je přizpůsoben pro každý zákrok.

„Magnetický chapadlový robot nebo katétr, který měří 2 mm a jehož tvar lze magneticky ovládat tak, aby se přizpůsobil anatomii bronchiálního stromu, může dosáhnout do většiny oblastí plic a byl by důležitým klinickým nástrojem při vyšetřování a léčbě případné rakoviny plic a dalších plicních onemocnění. Náš systém využívá autonomní magnetický naváděcí systém, který odstraňuje nutnost rentgenového snímkování pacientů během provádění zákroku,“ řekl profesor Pietro Valdastri, který na výzkum dohlížel.

Aby výzkumníci zmenšili velikost robota a zároveň zachovali ovladatelnost pohybu, vyrobili jej z řady vzájemně propojených válcových segmentů, z nichž každý má průměr 2 mm a délku přibližně 80 mm. Segmenty byly vyrobeny z měkkého elastomerového nebo gumě podobného materiálu, který byl napuštěn drobnými magnetickými částicemi.

Díky přítomnosti magnetických částic se mohou propojené segmenty pohybovat poněkud nezávisle na působení vnějšího magnetického pole. Výsledkem je magnetický chapadlový robot, který je vysoce flexibilní, schopný měnit tvar a dostatečně malý na to, aby se nezasekával o anatomické struktury v plicích.

Magnety umístěné na robotických ramenech na vnější straně pacienta by se používaly k vedení zařízení do plic v procesu, který by byl šitý na míru pro každý zákrok.

Trasa průduškovým stromem je naplánována na základě předoperačních snímků plic pacienta a naprogramována do robotického systému. Jak se magnety vně pacienta pohybují, vyvíjejí síly na magnetické částice v segmentech katétru, což způsobuje jejich změnu tvaru nebo směru, což umožňuje manévrování robota skrz plíce až k místu podezřelé léze.

Jakmile je robot na cílovém místě, odebere vzorek tkáně nebo provede léčbu.

Podle vědců však může trvat ještě několik let, než bude technologie „magnetických chapadel“ dostupná v nemocničním prostředí.

Zdroj: eandt.theiet.org