Миниатюрным роботам миллиметрового размера часто не хватает мощности для транспортировки инструментов для эндоскопической микрохирургии по телу. Ученые из Немецкого онкологического исследовательского центра (DKFZ) в настоящее время объединяют несколько роботов-трейнботов миллиметрового размера в одно целое и оснащают их усовершенствованными "ножками". Впервые команда DKFZ смогла провести электрохирургическую процедуру при обструкции желчных протоков в экспериментальном порядке с помощью роботизированного конвоя.
Список возможных применений миниатюрных роботов в медицине огромен: от целенаправленного применения лекарств до зондирования и хирургических процедур. Для решения этого диапазона задач уже разработан и протестирован целый арсенал роботов - от нанометрового до сантиметрового масштаба.
Однако имеющиеся сегодня маленькие помощники не справляются со многими задачами. Например, в эндоскопической микрохирургии. Необходимые инструменты зачастую слишком тяжелы, чтобы робот размером в один миллиметр мог доставить их к месту назначения. Еще одна распространенная проблема заключается в том, что роботам часто приходится передвигаться ползком. Однако поверхности многочисленных корпусных конструкций покрыты слизью, по которой роботы скользят и не могут передвигаться.
"Шипы" на ступнях обеспечивают втрое большую тяговую силу
Команда под руководством Тянь Цю из DKFZ в Дрездене разработала решение для обеих этих проблем: их TrainBot объединяет несколько отдельных роботов в миллиметровом масштабе. Устройства оснащены улучшенными противоскользящими ножками. Вместе они могут транспортировать эндоскопический инструмент. Модуль TrainBot работает по беспроводной сети; вращающееся магнитное поле одновременно управляет отдельными устройствами. Магнитное управление позволяет перемещаться в плоскости с возможностью поворота. Внешняя система управления рассчитана на расстояния, измеряемые по шкале человеческого тела.
Микрохирургия желчных протоков
Исследователи из дрезденской компании DKFZ уже использовали свой роботизированный конвой из трех единиц TrainBot для имитации хирургической процедуры. В случае рака желчных протоков желчный проток часто закупоривается, что приводит к скоплению желчи, что является очень опасной ситуацией для пострадавших. В этом случае после эндоскопической диагностики необходимо вскрыть закупорку. Для этого гибкий эндоскоп вводится через рот в тонкую кишку, а оттуда в желчный проток. Одна из главных трудностей здесь заключается в том, что эндоскоп перемещается под острым углом из тонкой кишки в желчный проток.
"Именно здесь гибкий робот convoy может продемонстрировать свои сильные стороны", - говорит руководитель проекта Тянь Цю. Его команда продемонстрировала это на примере органов, взятых у свиньи. Робот convoy смог манипулировать эндоскопическим инструментом для электрической абляции тканей в желчных протоках. Как только наконечник проволочного электрода попадает на место, подается электрическое напряжение, и закупорка тканей постепенно устраняется электрическим путем - процедура, известная как "электрокоагуляция". Использованный проволочный электрод был длиной 25 см и в три с половиной раза тяжелее устройства TrainBot. "После этого, например, другая колонна TrainBot может привезти катетер для дренирования жидкости или доставки лекарств", - говорит Мункванг Джонг, первый автор статьи. "После многообещающих результатов, полученных с помощью TRAINBOT в модели органов, мы с оптимизмом смотрим на то, что сможем создать команды миниатюрных роботов для решения этих задач". дальнейшие задачи в эндоскопической хирургии".
Комментарии