Микробот с лазерным управлением

В Институте биологической инженерии Висса при Гарвардском университете разработали миниатюрного робота для медицинского использования. Его отличительными чертами стали лазерное управление и совместимость с уже существующими эндоскопическими инструментами.

Фактически это полуавтономная насадка для эндоскопа, которая помогает хирургу очень точно управлять лазерным лучом и выполнять абляцию тканей под любым углом. Интересно, что лазерный луч используется и для передачи команд роботу, и для непосредственного воздействия на ткани пациента.

По сравнению с аналогами робот характеризуется более высокой скоростью и точностью позиционирования. Это позволяет вывести минимально инвазивные операции на новый уровень и проводить сложные манипуляции с меньшим риском.

Метод лазерного управления был разработан совместно со специалистами Школы инженерии и прикладных наук Джона А. Полсона (SEAS).

Основная загвоздка была в том, что при внутренних операциях лазерный луч необходимо точно направлять и быстро перемещать на конце эндоскопа, что не может быть выполнено с помощью доступной в настоящее время (и довольно громоздкой) технологии.

«Мы обнаружили, что для перенаправления лазерного луча оптимально подходит конфигурация из трех миниатюрных зеркал, которые могут быстро вращаться относительно друг друга. Это и стало основной конструкции будущего робота», — пояснил соавтор разработки инженер-механик Рут Пенья.

«Этот робот позволяет очень точно направлять лазерный луч на небольшие целевые участки в пределах интересующей анатомической области. Более того, с его помощью можно задавать сложнейшие траектории», — сказал ведущий автор исследования докторант Питер Йорк.

Благодаря большому количеству степеней свободы самого робота и минимальной занимаемой им площади, он стал уникальным конечным эффектором с лазерным управлением.

В качестве доказательства на примере физической модели толстой кишки авторы продемонстрировали успешную резекцию полипов, имитируя типичную операцию при колоноскопии.

На сегодня представлены десятки прототипов микроботов, которые выглядят перспективно. Однако их внедрение в клиническую практику может растянуться на годы, или вовсе не состояться из-за сложностей размещения и медленного продвижения внутри организма пациента.

Новый робот лишён большинства типичных проблем и уже практически готов к внедрению. Он выполнен в цилиндрическом корпусе диаметром 6 мм и длиной 16 мм, что делает его максимально универсальным.

Видео: Vimeo

Источник: The Robot report