Štutgarto Maxo Plancko intelektualių sistemų instituto mokslininkai sukūrė minkštą robotizuotą įrankį, kuris vieną dieną žada pakeisti minimaliai invazinę endovaskulinę chirurgiją. Dviejų dalių magnetinis įrankis gali padėti realiu laiku vizualizuoti smulkias morfologines dalinių kraujagyslių užsikimšimų, tokių kaip stenozės, detales net siauriausiuose ir lenkiausiuose kraujagyslėse. Jis taip pat gali rasti kelią per sunkius užsikimšimus, tokius kaip lėtinis visiškas okliuzija. Ši priemonė vieną dieną galėtų patobulinti endovaskulinių medicinos prietaisų suvokimą.
Intravaskulinio vaizdo gavimo metodai ir mikrokateterio procedūros darosi vis tobulesnės, todėl daugelio ligų diagnostika ir gydymas keičiasi. Tačiau dabartiniais metodais dažnai nepavyksta tiksliai nustatyti smulkių kraujagyslių ligų požymių, pvz., matomų iš užsikimšusių kraujagyslių, dėl tokių apribojimų, kaip netolygi kontrastinių medžiagų sklaida ir sunku saugiai pasiekti užsikimšusias kraujagysles. Tokie apribojimai gali atidėti greitą paciento įsikišimą ir gydymą.
Štutgarto Maxo Plancko intelektualių sistemų instituto mokslininkai išnagrinėjo šią problemą. Jie panaudojo minkštosios robotikos ir mikrogamybos koncepcijas, kad sukurtų miniatiūrinį minkštą magnetinį įrankį, kuris atrodo kaip labai plonas ungurys. Ši priemonė vieną dieną gali padidinti endovaskulinių prietaisų suvokimo galimybes. Straipsnyje ir vaizdo įraše komanda parodo, kaip įrankis, kurį į priekį varo kraujotaka, keliauja siauriausiomis dirbtinėmis kraujagyslėmis – ar yra staigus posūkis, posūkis ar kliūtis.
Kai įrankis pasiekia okliuziją, pavyzdžiui, iš dalies užsikimšusią arteriją, jis atlieka bangą primenančią deformaciją, atsižvelgiant į išorinį magnetinį lauką (daugiau apie tai žemiau). Tada deformuotas minkštas kūnas švelniai susilies su aplinkinėmis užkimštomis struktūromis. Galiausiai prietaiso formos realiuoju laiku, kai jį atitraukiame, „vizualizuoja“ kraujagyslės viduje esančias morfologines detales, o tai palengvina vaisto išsiskyrimą okliuzijos metu, taip pat medicinos prietaisų, pvz., stentų ir balionų, skirtų po gydymo, dydį ir išdėstymą. .
Kai yra stiprus okliuzija, kurioje kraujui tekėti tik mažyčiai mikrokanalai, įrankis gali panaudoti kraujo jėgą, kad lengvai slystų šiais siaurais kanalais. Kuris būdas buvo pasirinktas, chirurgui nurodo, kokiu keliu pasirinkti kitą medicininę operaciją.
„Endovaskulinių siaurų ligų, tokių kaip kraujagyslių stenozė ar lėtinis visiškas okliuzija, diagnozavimo ir gydymo metodai vis dar labai riboti. Sunku tiksliai aptikti ir kirsti šias sritis labai sudėtingame kūno viduje esančių kraujagyslių tinkle“, – sako Yingbo Yan, MPI-IS Fizinio intelekto departamento kviestinis tyrėjas. Jis yra pirmasis straipsnio „Magnetically-assisted soft milli-tools for occluded lumeno morphology detection“, kuris buvo paskelbtas m. Mokslo pažanga 2023 m. rugpjūčio 18 d. „Tikimės, kad mūsų naujasis minkštas robotas vieną dieną padės tiksliai aptikti ir naršyti daug sudėtingų ir siaurų kūno kraujagyslių bei atlikti gydymą veiksmingiau, sumažinant galimą riziką.
Šis mažas ir minkštas įrankis turi 20 mm ilgio magnetinį aktyviosios deformacijos segmentą (ADS) ir 5 mm ilgio skysčių traukos varomą segmentą (FDS). ADS įmagnetinimo profilis yra iš anksto užprogramuotas vibruojančio pavyzdžio magnetometru, užtikrinančiu vienodą magnetinį lauką. Veikiant išoriniam magnetiniam laukui ši dalis gali deformuotis į sinusinę formą, lengvai prisitaikanti prie supančios aplinkos ir deformuotis į įvairias formas. Taigi nuolatinis ADS formos pokyčių stebėjimas jį įtraukiant gali suteikti išsamios morfologinės informacijos apie dalines okliuzijas kraujagyslės viduje.
FDS buvo pagamintas naudojant minkštą polimerą. Mažos sijos iš jo šono yra sulenktos dėl įeinančio srauto skysčio pasipriešinimo. Tokiu būdu visas įrankis nukreipiamas link didžiausio srauto greičio srities. Todėl, sužinojus FDS vietą jį pajudinant, galima nustatyti mikrokanalo vietą ir maršrutą sunkių okliuzijų viduje.
„Kraujagyslių ligų aptikimas distaliniuose ir sunkiai pasiekiamuose kraujagyslių regionuose, pvz., smegenyse, gali būti kliniškai sudėtingesnis, o mūsų įrankis gali veikti su Stentbot nepririštuoju režimu“, – sako Tianlu Wang, Fizinio intelekto skyriaus doktorantė. MPI-IS ir kitas pirmasis darbo autorius. „Stentbot yra belaidis robotas, naudojamas judėjimui ir medicininėms funkcijoms distalinėje kraujagyslėje, kurią neseniai sukūrėme savo tyrimų grupėje. Mes tikime, kad šis naujas minkštas robotų įrankis gali pridėti naujų galimybių belaidžiams robotams ir prisidėti prie naujų sprendimų šiuose sudėtinguose regionuose.
„Mūsų įrankis rodo potencialą labai pagerinti minimaliai invazinę mediciną. Ši technologija gali pasiekti ir aptikti sritis, kurios anksčiau buvo sunkiai pasiekiamos. Tikimės, kad mūsų robotas gali padėti tiksliau ir savalaikiau diagnozuoti ir gydyti, pavyzdžiui, stenozę arba CTO“, – sako Metinas Sitti, MPI-IS Fizinio intelekto departamento direktorius, Koç universiteto ir ETH Ciuricho profesorius.
Maxo Plancko intelektualių sistemų instituto tikslas yra ištirti ir suprasti intelektualių sistemų organizavimo principus ir pagrindinę suvokimo-veiksmo-mokymosi kilpą.
