Naujas chirurginis įrankis perkelia mažas biodaleles su robotika ir akustine energija

Naujas chirurginis įrankis perkelia mažas biodaleles su robotika ir akustine energija

Gyvensena mityba, dietos, judėjimas

Operacija retai būna maloni patirtis ir kartais gali būti labai invazinė. Chirurginės procedūros per šimtmečius nuolat vystėsi, augo kartu su anatomijos ir biologijos žiniomis.

Novatoriški metodai taip pat buvo sustiprinti naujomis priemonėmis, o nuo 1980-ųjų didėjantis robotikos naudojimas labai pažengė į priekį sveikatos priežiūros srityje. Docentas Zhenhua Tian žengė dar vieną žingsnį pažangos žingsnyje, naudodamas robotiką ir neinvazinę akustiką, o jo komandos darbas buvo paskelbtas Mokslo pažanga.

Robotų pagalba atliekama operacija

Chirurgija naudojant robotus buvo invazinė nuo pat jos išradimo, nes reikia pjauti ir dažnai į pjūvį įterpiami kiti instrumentai. Tačiau, kadangi įrankiai su robotais gali būti mažesni, pjūviai taip pat yra mažesni nei tradicinės operacijos, todėl robotai yra pirmenybė. Šios formos chirurgija įrodė savo naudą ir laikui bėgant buvo naudojama vis daugiau, o pacientams tai buvo naudinga

  • Mažiau diskomforto ir kraujavimo
  • Mažiau laiko ligoninėje
  • Greitesni atsigavimo periodai

Tiesą sakant, Amerikos chirurgų koledžo duomenimis, 2012 m. 1,8 % operacijų buvo robotas. Iki 2018 m. šis procentas išaugo iki 15,1 % ir toliau didėja dėl robotikos pažangos. Kai kurios iš labiausiai paplitusių procedūrų, susijusių su robotika, yra apendektomijos, histerektomijos ir skrandžio pašalinimas.

Neinvazinis garso gydymas

Nors robotų pagalba atliekama chirurgija turi savo privalumų, Tiano komanda šią idėją žengė žingsniu viršijant dabartinę padėtį: komandos nariai kuria metodą, kaip perkelti mažus taikinius, tokius kaip ląstelės ir vaistai, kūne, kuris yra neinvazinis. Tai reiškia, kad metodas nereikalauja pjūvių.

Paslaptis randama akustiniuose energijos skleidėliuose, kuriuos Tiano komanda naudoja dalelėms apsupti ir užfiksuoti, veikiant kaip nematomas pincetas. Skleidėjai sukuria 3D akustinių sūkurių laukus, kurie gali pereiti per kliūtis, tokias kaip kaulai ir audiniai, kertantys vienas kitą, sudarydami mažyčius žiedo formos akustinius spąstus. Nuo mikro iki milimetro dydžio objektai, sugauti akustinio gaudyklės centre, gali būti judinami ir pasukami.

„Gebėjimas perkelti ląsteles ir vaistus venose nepažeidžiant odos sukuria naujas galimybes medicinoje“, – sakė Tianas. „Tęsdami šį tyrimą, tikiuosi, rasime daugybę naujų programų.

Sumontavus akustinio sūkurio skleidėją ant robotizuotos platformos, akustinio sūkurio spindulį galima perkelti mikrometro skalėje. Atitinkamai, dalelių gaudymo plotas gali būti tiksliai nustatytas 3D erdvėje ir gali būti sukurtas dalelių judėjimas po jos sugavimo. Perkeliant mažą objektą kraujagyslės vingiuotu keliu, tai gali būti labai svarbi savybė.

Daugiau nei vaistas

Nors Tiano komanda gali perkelti nedidelį objektą už kietos struktūros, akustiniai sūkuriai gali perkelti daleles tiek dujose, tiek skysčiuose. Nors dabartinis metodas yra skirtas mažoms dalelėms šiose medžiagose, akustinės energijos skleidėjų integravimas kartu su robotika gali būti pritaikytas ne tik chirurgijai ir labai mažoms dalelėms. Bekontaktis robotinis manipuliavimas turi potencialą daugelyje kitų inžinerijos, biologijos ir chemijos tyrimų programų. Kai kurie iš jų apima

  • Mikrorobotų valdymas
  • Tvarkykite subtilias biodaleles, tokias kaip egzosomos ir ląstelės
  • Pavojingų reagentų lašelių transportavimas
  • Koloidinių medžiagų savaiminio surinkimo kontrolė
  • Nanomedžiagų išdėstymas kompozitų gamybai

„Kai neseniai dalyvavome STEM parodoje, pas mus apsilankę vaikai mėgavosi dėti mažus karoliukus į nematomus mūsų įrenginių generuojamus akustinius laukus, tačiau norėtume pasiūlyti jiems galimybę perkelti didesnius objektus“, – sakė Tianas. „Kitais metais tikimės turėti didesnį spinduliuotę, kurioje tilptų stalo teniso kamuoliukas. Bus įdomu pamatyti, kaip mes įtrauksime šį požiūrį į kitus mūsų tyrimus.”