Инженеры Массачусетского технологического института (MIT) разработали мягкого робота-энтероскопа для тонкой кишки. Он может двигаться по её узкому просвету, получать изображения, доставлять лекарства и удалять небольшие полипы или брать образцы ткани для биопсии. Статью об этом исследователи опубликовали 28 октября в журнале Science Robotics. Это исследовательская разработка: робот пока испытан только на животных, и пациентам такой метод недоступен.
Почему тонкую кишку трудно обследовать
Болезни тонкой кишки часто сложно диагностировать и лечить. По данным MIT, её длина превышает 20 футов (около 6 метров), диаметр — около дюйма (примерно 2,5 см), и расположена она глубоко в теле. Добраться до неё сложнее, чем до желудка или толстой кишки. Чаще всего врачам приходится оценивать в тонкой кишке кровотечения, различные поражения и непроходимость.
Сейчас, как сказано в релизе, единственный способ диагностировать такие осложнения — двухбаллонная энтероскопия. Во время процедуры медицинский работник поочерёдно раздувает и сдувает два баллона, которые продвигают эндоскоп по кишке. Это медленно и трудоёмко. Поэтому команда хотела создать прибор, которым проще управлять и который движется быстрее.
Как устроен робот
Идею движения инженеры позаимствовали у змей. Змея поворачивает, сокращая мышцы то на одной, то на другой стороне тела. Похожим образом работают приводы робота: в каждом четыре камеры, которые можно надувать в разных сочетаниях. Так трубка вытягивается или гнётся в любую сторону. Меняя количество воздуха в камерах, можно задавать направление движения, пояснил руководитель исследования Джованни Траверсо. Он профессор машиностроения в MIT и гастроэнтеролог больницы «Бригхэм энд Уименс».
На голове и хвосте робота есть дополнительные баллоны для фиксации, которые поочерёдно раздуваются и сдуваются и помогают ему продвигаться вперёд. Эти части покрыты особыми рельефными чехлами, придуманными по мотивам киригами — разновидности оригами, где бумагу складывают и надрезают. Когда баллон расширяется, на чехле выступают объёмные иглы. Как чешуя змеи, они помогают роботу держаться на скользкой слизистой кишки. По словам одного из ведущих авторов, аспиранта MIT Ахмада Муджтабы Джебрана, так робот продвигается, не растягивая чрезмерно нежные ткани тонкой кишки.
Робот соединён кабелем с внешним пультом, с помощью которого оператор проводит его через узкие участки и крутые повороты. Устройство задумано так, чтобы его можно было вводить через рот или через прямую кишку. В нём есть камера для съёмки, распылитель для доставки лекарств и зажимы, которые могут брать ткань на биопсию или удалять полипы.
На каком этапе разработка
В исследованиях на животных робот прошёл по тонкой кишке около шести с половиной футов (примерно 2 метра). Распылитель, зажимы и камера тоже сработали. Сейчас команда совершенствует навигацию и испытывает подход для других задач в тонкой кишке.
Траверсо выразил надежду, что работу удастся продолжить и в итоге создать системы для более автоматизированного обследования тонкой кишки.
Материал носит справочный характер и не заменяет консультацию врача.