Cancerul pulmonar este principala cauză a deceselor cauzate de cancer în Statele Unite. Unele tumori sunt extrem de mici și se ascund adânc în țesutul pulmonar, ceea ce face dificil pentru chirurgi să ajungă la ele. Pentru a aborda această provocare, cercetătorii americani au lucrat la un robot extrem de flexibil, dar robust, capabil să traverseze țesutul pulmonar.
Cercetările unei echipe multidisciplinare de la UNC – Chapel Hill și Universitatea Vanderbilt au atins acum o nouă etapă importantă.
Într-o nouă lucrare, publicată miercuri, în revista Science Robotics, echipa a demonstrat într-un model viu de laborator că robotul se poate deplasa în mod autonom din „punctul A” în „punctul B”, evitând în același timp structuri importante, cum ar fi micile căi respiratorii și vasele de sânge.
„Această tehnologie ne permite să atingem ținte pe care altfel nu le putem atinge cu un bronhoscop standard sau chiar robotizat”, spune dr. Jason Akulian, coautor al lucrării și șef de secție de pneumologie intervențională și oncologie pulmonară în cadrul departamentului de boli pulmonare și medicină de urgență de la UNC.
„Îți oferă acei câțiva centimetri sau chiar câțiva milimetri în plus, ceea ce ar ajuta enorm la urmărirea țintelor mici din plămâni”, precizează el.
Dezvoltarea robotului cu ace dirijabile autonome a valorificat cultura de înaltă colaborare de la UNC prin îmbinarea expertizei în medicină, informatică și inginerie. Prezentare generală a celor trei etape ale robotului medical semiautonom în plămâni. Credit Kuntz et al.
Robotul este alcătuit din mai multe componente separate. Un control mecanic asigură împingerea controlată a acului pentru ca acesta să inițieze o cursă înainte și înapoi.
Designul acului permite și direcționarea pe trasee curbe. Acul este fabricat dintr-un aliaj de nichel-titan și a fost gravat cu laser pentru a-i crește flexibilitatea, permițându-i să se deplaseze fără efort prin țesut.
Pe măsură ce se deplasează înainte, gravura de pe ac îi permite să ocolească cu ușurință obstacolele. Alte accesorii, cum ar fi cateterele, ar putea fi utilizate împreună cu acul pentru a efectua proceduri precum biopsiile pulmonare.
Pentru a trece prin țesut, acul trebuie să știe încotro se îndreaptă.
Echipa de cercetare a folosit tomografii computerizate ale cavității toracice a subiectului și inteligența artificială (AI) pentru a crea modele tridimensionale ale plămânului, inclusiv căile respiratorii, vasele de sânge și ținta aleasă.
Folosind acest model tridimensional și odată ce acul a fost poziționat pentru lansare, software-ul lor bazat pe inteligență artificială îi dă instrucțiuni pentru a se deplasa automat din „punctul A” în „punctul B”, evitând în același timp structurile importante.
„Vârful dirijabil autonom pe care l-am dezvoltat este foarte compact, dar sistemul este dotat cu o suită de tehnologii care permit acului să navigheze autonom în timp real”, explică Ron Alterovitz, cercetător principal al proiectului și autor principal al lucrării.
„Este asemănător cu o mașină care se conduce singură, dar care navighează prin țesutul pulmonar, evitând obstacole precum vasele de sânge semnificative în timp ce se deplasează spre destinație”, spune el.
Acul poate ține cont și de mișcarea respiratorie.
Spre deosebire de alte organe, plămânii se extind și se contractă în mod constant în cavitatea toracică.
Acest lucru poate face ca țintirea să fie deosebit de dificilă la un subiect viu, care respiră. Potrivit lui specialiștilor, este ca și cum ai trage într-o țintă în mișcare.
Cercetătorii și-au testat robotul în timp ce modelul de laborator a efectuat o reținere intermitentă a respirației.
De fiecare dată când subiectul își ține respirația, robotul este programat să se deplaseze înainte.
„Rămân unele nuanțe în ceea ce privește capacitatea robotului de a achiziționa ținte și apoi de a ajunge efectiv la ele în mod eficient”, spune dr. Akulian, care este, de asemenea, membru al Centrului de cancer UNC Lineberger, „și, deși mai sunt încă multe de făcut, sunt foarte entuziasmat de ideea de a continua să depășim limitele a ceea ce putem face pentru pacienți cu experții de talie mondială care se află aici”.
Potrivit medicului, echipa intenționează să creeze noi roboți medicali autonomi care să combine punctele forte ale roboticii și ale inteligenței artificiale pentru a îmbunătăți rezultatele medicale pentru pacienții care se confruntă cu o varietate de probleme de sănătate, oferind în același timp garanții privind siguranța pacienților.
Niciun comentariu!
Poți adăuga unul pentru a porni o conversație.