Разработан мягкий робот для неинвазивного лечения рака

Ультрамягкое щупальце диаметром всего 2 мм, управляемое магнитами, способно проникать в самые маленькие бронхиальные трубки и может изменить методику лечения рака легких.

Разработанная инженерами, учеными и клиницистами лаборатории STORM в Лидсе, она открывает путь к более точному, индивидуальному и гораздо менее инвазивному подходу к лечению.

Исследователи протестировали робота с магнитными щупальцами на легких трупа и обнаружили, что он может проникать на 37% глубже, чем стандартное оборудование, и приводит к меньшему повреждению тканей.

Результаты исследований, финансировавшихся Европейским исследовательским советом, опубликованы сегодня в журнале Nature Engineering Communications.

Профессор Пьетро Вальдастри, директор лаборатории STORM и руководитель исследования, сказал:

Это действительно захватывающее событие. Преимущество нового подхода заключается в том, что он учитывает особенности анатомии, является более мягким, чем анатомия, и полностью контролирует форму с помощью магнитных средств. Эти три основные характеристики способны произвести революцию в навигации внутри тела.

Рак легких занимает первое место в мире по смертности от онкологических заболеваний. При немелкоклеточном раке легкого на ранних стадиях, на долю которого приходится около 84% случаев, стандартом лечения является хирургическое вмешательство. Однако, как правило, оно является высокоинвазивным и приводит к значительному удалению тканей. Такой подход подходит не всем пациентам и может оказывать влияние на функцию легких.

Программы скрининга рака легких позволили повысить выживаемость, но при этом подчеркнули острую необходимость поиска неинвазивных способов ранней диагностики и лечения пациентов.

Робот с магнитными щупальцами не только улучшает навигацию в легких при проведении биопсии, но и может проложить путь к гораздо менее инвазивному лечению, позволяя врачам воздействовать только на вредоносные клетки и сохраняя нормальную работу здоровых тканей и органов.

Соавтор доклада, д-р Джованни Питтильо, проводивший исследование в рамках программы PHD в Школе электроники и электротехники Университета Лидса, добавил:

Нашей целью было и остается оказание лечебной помощи с минимальными болевыми ощущениями для пациента. Дистанционное магнитное управление позволило нам добиться этого с помощью сверхмягких щупалец, которые могут проникать глубже, при этом повторяя анатомическую форму и уменьшая травматизм.

Теперь команда займется сбором всех данных, которые позволят начать испытания на людях.

Как магнитные роботы-щупальца могут работать вместе

Исследователи из лаборатории STORM также изучали возможности управления двумя независимыми магнитными роботами, чтобы они могли работать вместе в ограниченном участке анатомии человека, позволяя одному из них перемещать камеру, а другому — управлять лазером для удаления опухолей.

Устройства изготовлены из силикона, чтобы минимизировать повреждение тканей, и управляются магнитами, установленными на роботизированных манипуляторах вне тела пациента.

Используя копию черепа, специалисты успешно опробовали двух роботов для проведения эндоназальной операции на мозге — метода, позволяющего хирургу через нос оперировать области в передней части мозга и верхней части позвоночника.

Исследователям было необходимо, чтобы магнитные роботы двигались независимо друг от друга, чтобы один из них мог перемещать камеру, а другой — направлять лазер на опухоль.

Обычно два магнита, расположенные близко друг к другу, притягиваются, что создало проблему для исследователей. Они решили эту проблему, разработав корпус щупалец таким образом, чтобы они могли сгибаться только в определенных направлениях, и переместив северный и южный полюса в каждом магнитном щупальце робота.

Затем они смогли смоделировать удаление доброкачественной опухоли гипофиза в основании черепа, впервые доказав возможность управления двумя роботами в одной ограниченной области тела.

Результаты исследования, которое совместно финансировалось Европейским исследовательским советом и Исследовательским советом по физическим наукам, опубликованы сегодня в журнале Advanced Intelligent Systems.

Ведущий автор работы, Занета Кошовска (Zaneta Koszowska), научный сотрудник Школы электроники и электротехники Университета Лидса, сказала:

Это значительный вклад в область магнитоуправляемой робототехники. Наши результаты показывают, что в небольших анатомических пространствах можно проводить как диагностические процедуры с помощью камеры, так и полноценные хирургические вмешательства.

27.07.2023