Ρομποτικό κομβόι ελίσσεται επιτυχώς στην ενδοσκοπική χειρουργική

Τα μικροσκοπικά ρομπότ σε κλίμακα χιλιοστού συχνά δεν έχουν επαρκή αντοχή για τη μεταφορά εργαλείων για ενδοσκοπική χειρουργική μέσα στο σώμα. Επιστήμονες από το Γερμανικό Κέντρο Ερευνών για τον Καρκίνο (DKFZ) συνδέουν τώρα πολλά TrainBots κλίμακας χιλιοστού μεταξύ τους και τα εξοπλίζουν με βελτιωμένα "πόδια".

Με αυτή τη ρομποτική νηοπομπή, οι ερευνητές κατάφεραν να αντιμετωπίσουν πειραματικά για πρώτη φορά μια απόφραξη χοληδόχου πόρου χρησιμοποιώντας μια ηλεκτροχειρουργική διαδικασία.

Ο κατάλογος των πιθανών εφαρμογών των μικροσκοπικών ρομπότ στην ιατρική είναι μακρύς: από τη στοχευμένη εφαρμογή φαρμάκων μέχρι δραστηριότητες ανίχνευσης και χειρουργικές επεμβάσεις. Ένα ολόκληρο οπλοστάσιο ρομπότ έχει ήδη αναπτυχθεί και δοκιμαστεί για αυτό το φάσμα εργασιών, από την κλίμακα του νανομέτρου έως την κλίμακα του εκατοστού.

Ωστόσο, οι μικροί βοηθοί που είναι διαθέσιμοι σήμερα έχουν φτάσει στα όριά τους σε πολλές εργασίες. Για παράδειγμα, στην ενδοσκοπική μικροχειρουργική.

Τα εργαλεία που απαιτούνται είναι συχνά πολύ βαριά για να τα μεταφέρει στον προορισμό τους ένα απλό ρομπότ μεγέθους χιλιοστού.

Ένα άλλο συνηθισμένο πρόβλημα είναι ότι τα ρομπότ πρέπει συχνά να μετακινούνται έρποντας. Ωστόσο, οι επιφάνειες πολυάριθμων δομών του σώματος είναι καλυμμένες με γλίτσα, πάνω στην οποία τα ρομπότ γλιστρούν και δεν μπορούν πλέον να κινηθούν.

Τα "καρφιά" στα πόδια παρέχουν τριπλάσια προωθητική δύναμη.

Μια ομάδα με επικεφαλής τον Tian Qiu στην τοποθεσία του DKFZ στη Δρέσδη ανέπτυξε τώρα μια λύση σε αυτά τα δύο προβλήματα: συνδυάζουν πολλές μεμονωμένες μονάδες ρομπότ σε κλίμακα χιλιοστού για να σχηματίσουν μια φάλαγγα.

Οι μονάδες είναι εξοπλισμένες με βελτιωμένα "αντιολισθητικά" πόδια.

Με τη συνδυασμένη δύναμή τους, είναι σε θέση να μεταφέρουν ένα ενδοσκοπικό όργανο. Το κομβόι TrainBot λειτουργεί χωρίς καλώδια- ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο ελέγχει ταυτόχρονα τις επιμέρους μονάδες.

Το μαγνητικό σύστημα ελέγχου επιτρέπει την κίνηση στο επίπεδο και τον έλεγχο της περιστροφής. Το εξωτερικό σύστημα διεύθυνσης και ελέγχου λειτουργεί σε αποστάσεις διαστάσεων ανθρώπινου σώματος.

Χειρουργική χρήση στον χοληδόχο πόρο

Οι ερευνητές του DKFZ της Δρέσδης μπόρεσαν ήδη να προσομοιώσουν μια χειρουργική επέμβαση με τη ρομποτική φάλαγγα των τριών μονάδων TrainBot: Ο καρκίνος του χοληδόχου πόρου οδηγεί πολύ συχνά σε απόφραξη του χοληδόχου πόρου και συνεπώς σε στάση της χολής, μια πολύ επικίνδυνη κατάσταση για τους πάσχοντες.

Στην περίπτωση αυτή, η απόφραξη πρέπει να διαγνωστεί και να ανοιχθεί ενδοσκοπικά. Για να γίνει αυτό, ένα εύκαμπτο ενδοσκόπιο διέρχεται από το στόμα στο λεπτό έντερο και από εκεί στον χοληδόχο πόρο.

Μία από τις μεγαλύτερες δυσκολίες εδώ είναι η χρήση του ενδοσκοπίου για να ξεπεραστεί η απότομη γωνία μεταξύ του χοληδόχου πόρου και του λεπτού εντέρου.

"Εδώ είναι που η ευέλικτη ρομποτική φάλαγγα μπορεί να δείξει τα δυνατά της σημεία", λέει ο διευθυντής του έργου Tian Qiu. Η ομάδα του το έδειξε αυτό χρησιμοποιώντας όργανα που αφαιρέθηκαν από έναν χοίρο.

Η ρομποτική φάλαγγα ήταν σε θέση να ελιχθεί με ένα ενδοσκοπικό όργανο για ηλεκτρική αφαίρεση ιστών μέσα στον χοληδόχο πόρο.

Μόλις το άκρο του συρμάτινου ηλεκτροδίου ήταν στη θέση του, εφαρμόστηκε ηλεκτρική τάση και μια απόφραξη ιστού απομακρύνθηκε σταδιακά ηλεκτρικά - οι γιατροί το αναφέρουν αυτό ως "ηλεκτροκαυτηρίαση".

Το συρμάτινο ηλεκτρόδιο που χρησιμοποιήθηκε είχε μήκος 25 cm και ήταν τρεισήμισι φορές βαρύτερο από μια μονάδα TrainBot. "Μια άλλη φάλαγγα TrainBot μπορεί στη συνέχεια να φέρει έναν καθετήρα για αποστράγγιση ή να εφαρμόσει φάρμακα, για παράδειγμα", λέει ο Moonkwang Jeong, πρώτος συγγραφέας της παρούσας μελέτης.

"Μετά τα πολλά υποσχόμενα αποτελέσματα από τη χρήση της νηοπομπής TrainBot, είμαστε αισιόδοξοι ότι θα μπορέσουμε να αναπτύξουμε μικροσκοπικά ρομπότ για άλλες εργασίες στην ενδοσκοπική χειρουργική", λέει ο Tian Qiu.

Πηγές:
Deutsches Krebsforschungszentrum