Исследования в Университете Хьюстона изучили возможность использования МРТ управляемых роботов для таргетированного лечения.
В поиске развития минимально инвазивных медицинских методов лечения, исследователи предложили использовать крошечные роботы, управляемые магнитной энергией от магнитно-резонансных томографов.
Исследователи описали работу в документе, представленном на конференции общества IEEE робототехники и автоматизации в Сиэтле.
Аарон Т. Беккер, доцент отделения электрической и компьютерной инженерии из Университета Хьюстона, сказал, что потенциал технологии может быть использован для лечения гидроцефалии и других заболеваний, и позволит хирургам избежать современных методик, которые требуют трепанации черепа необходимой для установки шунтов для снятия внутричерепного давления.
Беккер был первым автором статьи, "Проникновение в ткани миллироботов питающихся от МРТ с использованием саморегулирующегося устройства ", и его работа была проведена совместно с сотрудниками, Гарвардской медицинской школы, в частности ,с Пьером Дюпоном , профессором хирургии Гарвардской медицинской школы.
В статье подробно описывается методика генерации больших импульсных сил, которые необходимы для проникновения в ткани ,и метод основан на отправке крошечных маневренных роботизированных компонентов в нужное место и запуск преобразования потенциальной энергии магнитного поля в кинетическую энергию, достаточную для проникновения ткани.
"Гидроцефалия, это заболевание, которое является первым кандидатом для коррекции нашими миллироботами, потому что желудочки мозга заполнены жидкостью и соединены с позвоночным каналом, « сказал Беккер. "Наш неинвазивный подход в конечном итоге потребует просто иглы , и введение компонентов в спинномозговой канал возможно с помощью люмбальной пункции, и после этого можно управлять компонентами извне."
Использование сканера МРТ, позволяет исследователям картировать маршруты движений миллироботов, которые используют энергию магнитного поля помощью высококачественного изображения МРТ. Команда продемонстрировала возможность использование магнитного поля для активации микророботов введенных в организм с помощью иглы .
"Подход, предложенный здесь предполагает навигацию отдельных миллироботов в конкретное местоположение и позволяет им самостоятельно собираться таким образом, чтобы преобразовать потенциальную энергию магнитного поля в кинетическую энергию необходимую для проникновения в ткани, « написали они.
Но МРТ сканеры, сами по себе, не производят достаточно силы, для того чтобы проколоть ткани или ввести иглу, поэтому исследователи опирались на принципы, лежащие в основе игрушки, которая называется пистолет Гаусса, которая основан на ряде стальных шариков, разделенных с помощью нескольких мощных магнитов для усиления вектора силы. Пистолет Гаусса работает так: один стальной шар катится к другому, врезается и запускает цепную реакцию, когда каждый шарик врезается в следующий, и так с многократной последовательностью до последнего шара который будет двигаться гораздо быстрее первоначального шарика.
Аналогично, как говорит Беккер, медицинский робот баррель это комбинация из более мелких компонентов, которые могут легко перемещаться через тело. Каждый компонент напечатан с помощью 3D из ударопрочного пластика, с прокладками из титановых стержней, разделяющих два стальных шарика. Магниты не нужны, потому что шарики намагничиваются в аппарате магнитно-резонансной томографии.
"Работа пока еще концептуальная, но мы продемонстрировали, как работает процедура на пластиковых контейнерах, заполненных жидкостью, или фантомах, внутри обычного клинического аппарата МРТ, « сказал Беккер. "Теперь мы можем создать клинически значимые силы внутри стандартного сканера МРТ, используя только магнитное поле МРТ."
Будущая работа будет сфокусирована на изучении клинического контекста, миниатюризации устройств и оптимизации выбора материалов.
