Робота-личинку научили съедать опухоли головного мозга

Личинка вдохновила учёных на создание нового робота

(фото khrawlings/Flickr).

Первоначальный прототип робота

(фото University of Maryland).

Новейший прототип с использованием блоков и пружин из сплава с памятью формы, необходимых для передвижения робота

(фото Jaydev Desai/University of Maryland).

Личинки насекомых, не имеющие ног, но от этого передвигающиеся не менее проворно, вдохновили учёных на создание прототипа нового робота. Он сможет выполнить работу нейрохирурга и сохранить жизни многих пациентов.

Профессор нейрохирургии университета Мэриленда Марк Симард (J. Marc Simard) решил создать такого робота после просмотра телешоу, в котором пластические хирурги использовали стерильных личинок для удаления повреждённых и отмерших тканей пациента.

"В том случае была естественная система, которая сама могла отличить плохое от хорошего и хорошее от плохого, – рассказывает Симард. – Личинки удалили всё плохое и оставили хорошее. Я подумал, что подобный аппарат должен удалять опухоли головного мозга".

Последние четыре года Симард и его команда воплощали идею в жизнь и работали над прототипом робота, который сможет удалить опухоль мозга прямо внутри черепа. Робот похож на палец с несколькими суставами. Инструмент на его переднем конце будет использовать электрокоагуляцию для нагрева и разрушения опухоли, в то время как всасывающая трубка будет поглощать образующиеся отходы.

Личинка вдохновила учёных на создание нового робота (фото khrawlings/Flickr).

Роботом будет управлять хирург. Непрерывно контролируя происходящее во время операции с помощью МРТ-сканера, медики смогут установить местонахождение труднодоступных опухолей в теле человека и определить их границы. Сейчас во время подобных операций делается лишь дооперационное или так называемое прерывистое МРТ-сканирование, что не даёт возможности постоянно следить за происходящим.

Когда учёные задумались, за счёт чего будет двигаться робот-червяк, вариант с электромагнитным двигателем они отмели сразу. Подобная конструкция будет создавать значительные искажения изображения, что сделает невозможным выполнение хирургической задачи. Другие потенциальные механизмы, основанные на гидравлических системах, тоже были отвергнуты из-за возможной утечки жидкости.

Вместо этого для управления движениями робота учёные решили использовать сплав, который изменяет свою форму в ответ на изменение температуры. В самом последнем прототипе используются системы кабелей, шкивов и пружины из такого сплава. Они никак не влияют на построение изображения МРТ-сканером.

Новейший прототип с использованием блоков и пружин из сплава с памятью формы, необходимых для передвижения робота (фото Jaydev Desai/University of Maryland).

"Когда мы проводим обычную операцию, мы делаем МРТ пациента прежде, чем начинаем оперировать. Мы используем объекты-ориентиры, которые могут быть прикреплены к коже головы или части черепа. Они необходимы для понимания, где именно мы находимся относительно опухоли, – рассказывает профессор Симард. – Но когда хирург работает в теле пациента и начинает удалять опухоль, ткань свободно перемещается. Установленной ранее границы уже не существует и становится очень трудно отличить опухоль от здоровой ткани. Это сложная задача для человеческого зрения, но с помощью "личинки" мы сможем отличить опухоли от здоровых зон".

Прототип поедающей опухоли личинки всё ещё находится на стадии разработки. Сейчас проводятся испытания на свиньях и человеческих трупах. В дальнейшем создателям придётся провести ещё немало клинических испытаний и, как следствие, потратить немало времени, прежде чем такой робот появится в операционных залах.

Также по теме:
Хирургия будущего: операцию на позвоночнике доверили роботу
Представлен робот-червь, который умеет лазать по деревьям и трубам
Американцы одобрили использование искусственной сетчатки 
Швейцарские учёные готовятся к выпуску нового человекоподобного робота
Учёные создали гибридную сердечную мышцу из нанотрубок и клеток сердца
Крупнейшее исследование выявило 74 предпосылки рака