Conosciuto come un robot tentacolo magnetico, misura solo 2 millimetri di diametro, circa il doppio della punta di una penna a sfera.
I magneti all’esterno del paziente verranno utilizzati per guidare il robot tentacolo in posizione.
I ricercatori
Il dispositivo è stato sviluppato da un team di ingegneri, scienziati e clinici con sede presso lo STORM Lab dell’Università di Leeds, che sta sperimentando l’uso di sistemi robotici per assistere nelle procedure di endoscopia e di catetere, in cui un tubo sottile viene inserito nel corpo.
I ricercatori hanno pubblicato le loro scoperte sulla rivista Soft Robotics.
Il proof of concept si basava su test di laboratorio che coinvolgono una replica 3-D di un albero bronchiale modellato da dati anatomici. La fase successiva della ricerca indagherà l’efficacia del dispositivo nella navigazione dei polmoni prelevati da un cadavere.
Limiti della tecnologia esistente
Attualmente, i medici utilizzano uno strumento chiamato broncoscopio per eseguire un esame dei polmoni e delle vie aeree. La procedura prevede il passaggio di uno strumento flessibile simile a un tubo, di circa 3,5-4 millimetri di diametro, attraverso il naso o la bocca e nei passaggi bronchiali.
A causa delle sue dimensioni, il broncoscopio può viaggiare solo fino ai livelli superiori dell’albero bronchiale.
Per scavare più a fondo nei polmoni, un catetere o un tubo sottile – che misura circa 2 millimetri di diametro – viene fatto passare attraverso il broncoscopio e quindi nei tubi più piccoli dei polmoni.
Ma i medici sono limitati nel modo in cui possono spostare un broncoscopio, rendendo difficile spostare lo strumento e il catetere dove sono necessari.
Il robot tentacolo magnetico, invece, è stato sviluppato per essere molto più manovrabile e utilizza un sistema di guida robotica personalizzato per ogni procedura.
Un robot tentacolo magnetico o un catetere che misura 2 millimetri e la cui forma può essere controllata magneticamente per conformarsi all’anatomia dell’albero bronchiale può raggiungere la maggior parte delle aree del polmone e sarebbe un importante strumento clinico nell’indagine e nel trattamento di possibili tumori polmonari e altri malattie polmonari. Il nostro sistema utilizza un sistema di guida magnetica autonomo che elimina la necessità che i pazienti vengano sottoposti a raggi X durante l’esecuzione della procedura”.
Pietro Valdastri, Professore e Direttore dello STORM Lab, Università di Leeds
Tecnologia innovativa
Per sviluppare il sistema robotico, il team di ricerca ha dovuto superare due grandi sfide.
In primo luogo, hanno dovuto realizzare un dispositivo piccolo, flessibile e in grado di navigare nei meandri dell’anatomia dell’albero bronchiale.
In secondo luogo, avevano bisogno di un sistema autonomo per guidare il robot del tentacolo magnetico in posizione, eliminando la necessità di un medico per manovrare manualmente uno strumento in posizione, che spesso comporta l’esposizione del paziente ai raggi X e può essere tecnicamente impegnativo per personale medico.
Robot piccolo e flessibile
Per ridurre le dimensioni del robot pur mantenendo la controllabilità del movimento, i ricercatori lo hanno prodotto da una serie di segmenti cilindrici interconnessi, ciascuno con un diametro di 2 millimetri e una lunghezza di circa 80 millimetri. I segmenti erano fatti di un morbido materiale elastomerico o simile alla gomma che era stato impregnato di minuscole particelle magnetiche.
A causa della presenza delle particelle magnetiche, i segmenti interconnessi possono muoversi in modo alquanto indipendente sotto l’effetto di un campo magnetico esterno. Il risultato è un robot tentacolo magnetico altamente flessibile, in grado di modellare lo spostamento e sufficientemente piccolo da evitare che si impiglino nelle strutture anatomiche dei polmoni.
Sistema di guida
I magneti montati su bracci robotici all’esterno del paziente verrebbero utilizzati per guidare il dispositivo nei polmoni in un processo che sarebbe personalizzato per ciascuna procedura.
Il percorso attraverso l’albero bronchiale è pianificato dalle scansioni preoperatorie dei polmoni di un paziente e programmato nel sistema robotico. Quando i magneti all’esterno del paziente si muovono, sviluppano forze sulle particelle magnetiche nei segmenti del catetere, facendo sì che cambino forma o direzione, consentendo al robot di essere manovrato attraverso i polmoni e verso il sito di una lesione sospetta.
Una volta nella posizione target, il robot viene utilizzato per prelevare un campione di tessuto o erogare un trattamento.
Potrebbero passare diversi anni prima che la tecnologia del “tentacolo magnetico” sia disponibile in un ambiente ospedaliero.
Il laboratorio STORM dell’Università di Leeds sta rivoluzionando la tecnologia utilizzata nelle indagini endoscopiche e sui cateteri.
Hanno creato un prototipo di un endoscopio a basso costo – utilizzato per studiare il tratto gastrointestinale superiore – che potrebbe essere utilizzato nei paesi a reddito medio-basso dove la mancanza di accesso ad apparecchiature costose sta ostacolando i programmi di screening.
La tecnologia magnetica è anche al centro di un sistema di colonscopia robotica che è più facile per il personale da operare e più gentile per i pazienti.
Il laboratorio STORM fa parte del Leeds Center for Cancer Research, lanciato all’inizio dell’anno.
La Redazione