Новий біомедичний робот діаметром лише 0,95 міліметра (приблизно 0,04 дюйма) привернув увагу медичної спільноти. Він на 60 відсотків менший за подібні інструменти, які зараз використовуються, і обіцяє більш точну, мінімально інвазивну хірургію. Крихітний пристрій був розроблений у Школі інженерії Гонконгського університету науки і технологій (HKUST). Дослідницьку групу очолив Яцзін Шень, доцент кафедри електронної та комп’ютерної техніки. Вчені вирішили створити інструмент, який поєднує в собі надкомпактні розміри з тонко налаштованою навігацією та різними терапевтичними функціями. Менший робот із меншим ризиком операції Міні-робот може долати крихітні коридори, включно з тими, що знаходяться в бронхах легенів і маткових трубах. Лікарям часто важко втручатися в ці тонкі ділянки, тому ця маленька структура може значно розширити діагностичні та терапевтичні можливості. Він виконує такі завдання, як лазерна абляція, взяття зразків тканин і доставка ліків саме в ті місця, які потребують уваги. Дослідники вважають це потенційним методом зменшення хірургічних пошкоджень і прискорення одужання пацієнтів. Фахівці з робототехніки наголошують, що інструменти меншого розміру становлять менше ризиків травмування чутливих тканин. Делікатні шляхи можна досліджувати без великих розрізів або громіздких ендоскопів, які закривають хірургічне поле. Такий зсув може покращити здатність лікарів лікувати захворювання на ранній стадії, особливо в органах з розгалуженими проходами. Ранній доступ часто означає швидкі дії та кращі результати лікування. Крихітний, але потужний робот Цей надкомпактний хірургічний робот містить кілька передових компонентів, які працюють разом в одній щільній компоновці. Збірка оптичних волокон фіксує зображення, тоді як процес мікроскопічного 3D-друку створює порожнистий скелет, який утримує волокна та інструменти. Інженери покрили його за допомогою спеціальної техніки магнітного розпилення, щоб утворилася функціональна оболонка. Це дозволяє здійснювати магнітне керування ззовні пацієнта, що дає лікарям неінвазивний спосіб керування пристроєм. Тонкий гелевий шар покриває зовнішню частину, щоб зменшити тертя та забезпечити плавний рух робота по звивистих каналах. Усі ці кроки спрямовані на те, щоб робот залишався маленьким, але потужним. Маючи менше ніж 0,04 дюйма в поперечнику, він вписується в місця, до яких багато клініцистів ніколи не могли дістатися стандартними інструментами, таким чином вирішуючи давню проблему хірургічних технологій. Ендоскопічні зображення та хірургічна точність На додаток до своєї мініатюрної форми, пристрій забезпечує точність позиціонування приблизно 30 мікрометрів. Такий рівень контролю допомагає хірургам націлюватися на точні точки, не зачіпаючи навколишні тканини. Разом зі своєю точністю робот виявляє засмічення на відстані приблизно до 9,4 міліметра (0,37 дюйма). Ця цифра приблизно в десять разів більше, ніж у старих ендоскопічних роботів, які часто не виконували навігації або сканування на наявність перешкод. Крім того, широке поле зору – приблизно у 25 разів більше, ніж у деяких звичайних систем – дозволяє лікарям збирати детальні зображення з однієї точки огляду. Це особливо корисно в розгалужених областях, де необхідний сильний візуальний зворотний зв’язок, щоб запобігти зіткненню або неправильному розміщенню. Такі можливості зображення та виявлення перешкод є вирішальними під час переплетення структур тіла, які непередбачувано розгалужуються. Підвищена обізнаність може надати лікарям більше впевненості у дослідженні цих невідомих регіонів. Лабораторні оцінки та реальні тести тканин Дослідники оцінили робота в in vitro дослідженнях бронхіальних мереж і підтвердили плавне керування рухами. Потім вони випробували його на витягнутих легенях свині та виявили, що він може збирати зображення та виконувати незначні обробки там, де стандартні приціли не можуть. «Дрібномасштабні континуальні роботи є перспективними для інтервенційної діагностики та лікування, але існуючі моделі часто мають проблеми з компактністю, точною навігацією та візуалізованим функціональним лікуванням, — сказав професор Шен. Можливості спеціалізованого лікування Раннє виявлення часто означає кращі результати для пацієнтів. Проходячи у вузькі гілки органів, лікарі можуть виявити інфекції, пухлини чи інші аномалії, до яких раніше було важко дістатися. При місцевій доставці ліків терапія залишається зосередженою в області мішені, таким чином позбавляючи решту тіла від непотрібного впливу. Така специфіка може зменшити дозування ліків і побічні ефекти. Зменшення хірургічного навантаження Менші розрізи зазвичай означають менший біль, менший ризик інфікування та швидке загоєння. Робот може зменшити хірургічну травму, обмеживши кількість тканини, яку потрібно перемістити або розрізати. Опинившись усередині, він може виконувати кілька завдань за один сеанс, обмежуючи потребу в додаткових процедурах. Така ефективність може заощадити час як для пацієнтів, так і для клінік. Шлях до клінічного визнання Далі дослідницька група сподівається провести дослідження in vivo. Вони мають на меті підтвердити, чи може робот орієнтуватися в реальних фізіологічних умовах з таким же рівнем спритності. «Ми прагнемо подальшої оптимізації дизайну та контролю фіброскопічного робота, віддаючи пріоритет безпеці та надійності під час інтервенційної хірургії», — сказав доктор Чжан Тішань, докторант HKUST. Точне налаштування технології допоможе лікарям бездоганно інтегрувати її в повсякденну практику. Тестування робота для операції Експерти прогнозують, що в довгостроковій перспективі можна буде додати більше інтегрованих функцій, таких як розширені режими зображення, автоматичне керування рухом і спеціальні аксесуари. Ці додаткові елементи можуть розширити діапазон можливих втручань без збільшення розміру робота. Однак будь-які вдосконалення повинні пройти ретельне тестування, щоб підтвердити, що вони безпечні для використання людиною. Прогрес у матеріалознавстві та розробці програмного забезпечення може також покращити довговічність, алгоритми навігації та обробку даних. Якщо результати тестів збігаються з першими обіцянками, лікарні можуть застосувати ці інструменти для підвищення стандартів медичної допомоги. Дослідження опубліковано в Nature Communications.