Miniatiūriniams milimetro mastelio robotams dažnai pritrūksta jėgos pernešti per kūną endoskopinės mikrochirurgijos instrumentus. Vokietijos vėžio tyrimų centro (DKFZ) mokslininkai dabar sujungia kelių milimetrų dydžio TrainBots į vieną įrenginį ir aprūpina juos patobulintomis „pėdelėmis“. Pirmą kartą DKFZ komandai pavyko atlikti elektrinę chirurginę tulžies latakų obstrukcijos procedūrą eksperimentiškai su robotų kolona.
Įmanomų miniatiūrinių robotų pritaikymo medicinoje sąrašas yra ilgas: nuo tikslinio vaistų taikymo iki jutimo užduočių ir chirurginių procedūrų. Jau sukurtas ir išbandytas robotų arsenalas šiam užduočių spektrui – nuo nanometro iki centimetro skalės.
Tačiau šiandien prieinami mažieji pagalbininkai daugelyje užduočių pasiekia savo ribas. Pavyzdžiui, endoskopinėje mikrochirurgijoje. Reikalingi instrumentai dažnai yra per sunkūs, kad vienas milimetro dydžio robotas galėtų nugabenti į paskirties vietą. Kita dažna problema yra ta, kad robotai dažnai turi judėti šliaužiodami. Tačiau daugybės kūno struktūrų paviršiai yra padengti gleivėmis, ant kurių robotai slysta ir negali judėti.
Tian Qiu vadovaujama komanda DKFZ Drezdene dabar sukūrė abiejų šių problemų sprendimą: jų „TrainBot“ sujungia kelis atskirus robotus milimetro skalėje. Įrenginiai aprūpinti patobulintomis neslystančiomis kojelėmis. Kartu jie gali transportuoti endoskopinį instrumentą.
TrainBot įrenginys veikia belaidžiu būdu; besisukantis magnetinis laukas vienu metu valdo atskirus įrenginius. Magnetinis valdymas leidžia atlikti judesius plokštumoje, valdant sukimąsi. Išorinė paleidimo ir valdymo sistema skirta atstumams pagal žmogaus kūno skalę.
Straipsnis publikuojamas žurnale Pažangus mokslas.
Mikrochirurgija tulžies latake
Drezdene įsikūrę DKFZ tyrėjai jau panaudojo savo trijų „TrainBot“ vienetų robotų koloną, kad imituotų chirurginę procedūrą. Sergant tulžies latakų vėžiu, tulžies latakas dažnai užsikemša, todėl tulžis atsitraukia atgal, o tai yra labai pavojinga situacija sergantiesiems.
Tokiu atveju sąkandis turi būti atidarytas po endoskopinės diagnozės. Tam lankstus endoskopas per burną įkišamas į plonąją žarną, o iš ten – į tulžies lataką. Vienas iš didžiausių sunkumų yra endoskopo judėjimas aštriu kampu nuo plonosios žarnos iki tulžies latako.
„Štai kur lankstus robotų vilkstinė gali parodyti savo stipriąsias puses“, – sako projekto vadovas Tian Qiu. Jo komanda tai pademonstravo naudodama iš kiaulės išimtus organus. Roboto vilkstinė sugebėjo manevruoti endoskopiniu prietaisu elektrinei audinių abliacijai tulžies latake.
Kai vielos elektrodo galas patenka į vietą, įjungiama elektros įtampa, o audinių užsikimšimas palaipsniui pašalinamas elektriniu būdu. Ši procedūra vadinama „elektrokauterizacija”. Naudotas vielos elektrodas buvo 25 cm ilgio ir tris su puse karto sunkesnis už TrainBot įrenginį.
„Pavyzdžiui, vėliau kita „TrainBot“ vilkstinė gali atnešti kateterį skysčių nutekėjimui arba vaistų pristatymui“, – sako pirmasis šio straipsnio autorius Moonkwang Jeong. „Po daug žadančių rezultatų naudojant „TrainBots“ organų modelyje, esame optimistiški, kad galėsime sukurti miniatiūrinių robotų komandas tolesnėms endoskopinės chirurgijos užduotims.