Een kleine robot die door levend weefsel kan navigeren, zou de strijd tegen longkanker kunnen stimuleren, melden UNC-onderzoekers.
Auteur: Kendall Daniels - wraltechwire.com
Overzicht van de drie stadia van de semi-autonome medische robot in de longen.
UNC-afbeelding.
Hun onderzoek heeft een nieuwe mijlpaal bereikt. In een nieuw artikel, gepubliceerd in Science Robotics , hebben Ron Alterovitz, PhD , van de UNC Department of Computer Science , en Jason Akulian, MD MPH , van de UNC Department of Medicine , bewezen dat hun robot autonoom vanaf “Punt A” kan gaan. naar “Punt B” terwijl belangrijke structuren, zoals kleine luchtwegen en bloedvaten, worden vermeden in een levend laboratoriummodel.
“Deze technologie stelt ons in staat doelen te bereiken die we anders niet zouden kunnen bereiken met een standaard of zelfs robotbronchoscoop”, zegt Dr. Akulian, co-auteur van het artikel en afdelingshoofd van Interventional Pulmonology and Pulmonary Oncology bij de UNC Division of Pulmonary Disease . en kritieke zorggeneeskunde . “Het geeft je die paar centimeters of zelfs enkele millimeters extra, wat enorm zou helpen bij het nastreven van kleine doelwitten in de longen.”
Bij de ontwikkeling van de autonome bestuurbare naaldrobot werd gebruik gemaakt van de zeer collaboratieve cultuur van UNC door het combineren van medische, informatica- en technische expertise. Naast Alterovitz en Akulian omvatten de ontwikkelingsinspanningen Yueh Z. Lee, MD, PhD , bij de UNC-afdeling Radiologie , evenals Robert J. Webster III aan de Vanderbilt University en Alan Kuntz aan de Universiteit van Utah.
Jason Akulian, MD, MPH.
De robot bestaat uit verschillende afzonderlijke componenten. Een mechanische bediening zorgt voor gecontroleerde stuwkracht van de naald om vooruit en achteruit te gaan en het naaldontwerp maakt het mogelijk om langs gebogen paden te sturen. De naald is gemaakt van een nikkel-titaniumlegering en is met een laser geëtst om de flexibiliteit te vergroten, waardoor hij moeiteloos door weefsel kan bewegen.
Terwijl hij vooruit beweegt, zorgt de ets op de naald ervoor dat hij gemakkelijk om obstakels heen kan sturen. Andere hulpstukken, zoals katheters, kunnen samen met de naald worden gebruikt om procedures zoals longbiopten uit te voeren.
Om door weefsel te kunnen prikken, moet de naald weten waar hij heen gaat. Het onderzoeksteam gebruikte CT-scans van de borstholte van de proefpersoon en kunstmatige intelligentie om driedimensionale modellen van de long te creëren, inclusief de luchtwegen, bloedvaten en het gekozen doelwit. Met behulp van dit 3D-model en zodra de naald is gepositioneerd voor lancering, instrueert hun AI-gestuurde software hem om automatisch van “Punt A” naar “Punt B” te reizen, terwijl belangrijke structuren worden vermeden.
“De autonome bestuurbare naald die we hebben ontwikkeld is zeer compact, maar het systeem zit boordevol technologieën waarmee de naald in realtime autonoom kan navigeren”, zegt Alterovitz, de hoofdonderzoeker van het project en senior auteur van het onderzoek. papier. "Het lijkt op een zelfrijdende auto, maar hij navigeert door longweefsel en vermijdt obstakels zoals grote bloedvaten terwijl hij naar zijn bestemming reist."
De naald kan ook ademhalingsbewegingen registreren. In tegenstelling tot andere organen breiden de longen zich voortdurend uit en samentrekken ze in de borstholte. Dit kan het richten bijzonder moeilijk maken bij een levend, ademend onderwerp. Volgens Akulian is het alsof je op een bewegend doelwit schiet.
Ron Alterovitz, PhD.
De onderzoekers testten hun robot terwijl het laboratoriummodel de adem intermitterend inhield. Elke keer dat de adem van de proefpersoon wordt ingehouden, wordt de robot geprogrammeerd om vooruit te gaan.
“Er blijven enkele nuances in termen van het vermogen van de robot om doelen te verwerven en ze vervolgens effectief te bereiken”, zegt Akulian, die ook lid is van het UNC Lineberger Comprehensive Cancer Center , “en hoewel er nog veel werk aan de winkel is Als ik klaar ben, ben ik erg enthousiast over het blijven verleggen van de grenzen van wat we kunnen doen voor patiënten met de experts van wereldklasse die hier aanwezig zijn.”
“We zijn van plan door te gaan met het creëren van nieuwe autonome medische robots die de sterke punten van robotica en AI combineren om de medische resultaten te verbeteren voor patiënten die met verschillende gezondheidsuitdagingen worden geconfronteerd, terwijl ze tegelijkertijd garanties bieden op het gebied van patiëntveiligheid”, aldus Alterovitz.
Dit Artikel is vertaalt uit het Engels.