Введение
Применение мини-роботов в медицине становится всё более интересным и инновационным направлением. Список возможностей обширен: от адресной доставки лекарств до проведения тончайших хирургических операций. Уже разработан и испытан целый арсенал роботов размером от нанометров до сантиметров для решения различных медицинских задач.
Проблемы мини-роботов в медицине
Несмотря на достижения, современные мини-роботы сталкиваются со значительными ограничениями. Например, при эндоскопической микрохирургии необходимые инструменты часто слишком тяжелы для того, чтобы один робот размером всего в миллиметр мог доставить их к месту назначения. Кроме того, передвижение этих роботов затруднено наличием слизи на внутренних поверхностях тела, что снижает сцепление и приводит к скольжению.
TrainBot Innovation
Чтобы преодолеть эти проблемы, команда под руководством Тянь Цю из Немецкого центра исследований рака (DKFZ) в Дрездене разработала инновационное решение: TrainBot, колонна, соединяющая несколько мини-роботов миллиметрового размера. Оснащенные усовершенствованными нескользящими шипообразными ножками, эти роботы работают вместе, транспортируя эндоскопические инструменты.
TrainBot работает по беспроводной связи, управляясь вращающимся магнитным полем, которое одновременно координирует отдельные модули. Такой подход обеспечивает точные движения в одной плоскости, контролируя как направление, так и вращение, что крайне важно для маневрирования в ограниченном пространстве внутри человеческого тела. Внешняя система управления и приведения в действие разработана для работы на расстояниях, сопоставимых с размерами человеческого тела.
Применение в микрохирургии желчных протоков
Исследователи из центра DKFZ в Дрездене уже использовали свой конвой TrainBot, состоящий из трёх модулей, для имитации хирургической операции. При раке желчных протоков они часто закупориваются, что приводит к опасному скоплению желчи. Обструкцию необходимо устранить после эндоскопической диагностики, которая предполагает проведение зонда под острым углом через тонкую кишку к желчному протоку, что представляет собой серьёзную проблему для гибких эндоскопов.
«Именно здесь гибкий роботизированный поезд может продемонстрировать свои сильные стороны», — говорит руководитель проекта Тянь Цю. Его команда продемонстрировала это на примере органов, извлечённых у свиньи. Роботизированный поезд смог управлять эндоскопическим инструментом, оснащённым проволочным электродом для электрической абляции ткани в желчном протоке. Как только кончик электрода достигает места, подаётся электрическое напряжение, и тканевое препятствие постепенно удаляется с помощью процесса, известного как «электрокоагуляция». Использованный проволочный электрод имел длину 25 см и был в три с половиной раза тяжелее, чем TrainBot.
Будущие перспективы
«После многообещающих результатов использования TrainBots в модели органов мы с оптимизмом смотрим на разработку команд мини-роботов для решения других задач в эндоскопической хирургии», — говорит Мун Кван Чон, первый автор исследования. Возможность использования мини-роботизированных поездов открывает новые горизонты в малоинвазивной медицине. Помимо устранения препятствий, эти роботы могут быть запрограммированы на установку катетеров для дренирования жидкости или введение лекарств непосредственно в пораженный участок.
Это достижение представляет собой значительный шаг к следующему поколению медицинских процедур, в которых технологии и инновации работают вместе, улучшая результаты лечения пациентов и расширяя границы возможностей современной медицины. Взаимодействие между роботизированными устройствами расширяет индивидуальные возможности, предлагая эффективные решения задач, ранее считавшихся непреодолимыми.
