Американские инженеры создали самоходного робота для эндоскопии. Он закрепляется на конце кабеля, с электрическими проводами и трубками, но двигается не посредством проталкивания кабеля врачом, а самостоятельно — за счет гусеничных приводов по бокам. Разработчики успешно испытали устройство как на кишечнике свиньи, так и на живой свинье, и рассказали о результатах на конференции ICRA 2020.
Колоноскопия — это эффективный способ диагностики многих заболеваний кишечника, в том числе позволяющий выявить на ранних стадиях злокачественные новообразования. Многие медики рекомендуют пациентам старше 45-50 лет проводить колоноскопию ежегодно, но фактически многие не соблюдают эти предписания из-за особенностей процедуры. Во время колоноскопии эндоскоп с полужесткой трубкой механически продвигается вперед врачом за наружную часть трубки. В некоторых случаях, например, при резком изгибе кишечника, конец эндоскопа упирается в стенку и его приходится продавливать вперед сильнее и пытаться повернуть в нужную сторону, что может причинять болезненные ощущения, если процедура проводится без наркоза. Из-за этого инженеры работают над полностью или частично автономными эндоскопами, которые могли бы передвигаться самостоятельно и исключить такие случаи.
Инженеры из Университета штата Колорадо в Боулдере под руководством Марка Рентшлера (Mark Rentschler) создали самоходный колоноскоп, в который, в отличие от аналогов, интегрированы все стандартные инструменты, необходимые врачу для проведения процедур. В ширину размер робота составляет три сантиметра, а в толщину и длину — 2,3 и шесть сантиметров соответственно. На конце расположены инструменты: камера, два светодиода, каналы для подачи воды или воздуха, а также порт для дополнительного оборудования, в том числе для биопсийных щипцов. С другой стороны робот соединен с кабелями для подачи энергии и сигналов, а также трубками для воды и воздуха.
По бокам робота на его больших гранях находятся по две ленты гусеничного привода. На них есть небольшие выступы, обеспечивающие сцепление с поверхностью слизистых оболочек. В роботе два таких привода, каждый из которых проступает с двух сторон, поэтому всего у него четыре пятна контакта со стенками кишечника. Каждая гусеница приводится в движение отдельным мотором в основании робота через червячную передачу. В нынешней версии робот находится под управлением врача, который может продвигать его вперед или назад, а также поворачивать. В будущем разработчики будут пытаться автоматизировать его движение.
Компоненты робота
Авторы провели испытания колоноскопа ex vitro и in vivo. Во время испытаний на живой свинье разработчики успешно подали в кишечник воздух для увеличения давления и воду, чтобы промыть поверхность объектива камеры, испытали съемку со светодиодной подсветкой и взяли несколько образцов слизистой оболочки при помощи биопсийных щипцов. Однако испытания основной функции оказались неудачными: из-за небольшого диаметра сигмовидной кишки (в два раза меньшего, чем у человека) стенки кишечника слишком сильно давили на гусеницы. При испытаниях на отдельном свином кишечнике авторы надули его до размеров человеческого и после этого робот двигался без проблем со скоростью до четырех сантиметров в секунду.
Существуют и другие проекты самоходных роботов-колоноскопов с иной конструкцией. Например, в 2017 году другая группа под руководством Марка Рентшлера создала робота, который двигается вперед за счет перистальтических движений — попеременного сжатия и расширения определенных частей. А израильские инженеры недавно испытали в свином кишечнике робота, который постоянно волнообразо изгибается и тем самым двигает себя вперед.
Григорий Копиев
Leave a Reply