Samarbejdende TrainBots viser løfter for fremtidige medicinske procedurer

Et team af innovative forskere fra German Cancer Research Center (DKFZ) har introduceret en ny type mini‑robot kaldet TrainBots, som kan hjælpe med at forbedre medicinske procedurer og mere. Disse nye enheder kan udføre opgaver såsom at forbinde sig med andre robotter og navigere i komplekse kropspassager som dem, der findes i din tarm. Her er, hvad du behøver at vide om TrainBots, og hvordan de en dag kan hjælpe med at forbedre millioner af menneskers liv.

Mini‑robotter i sundhedssektoren

Mini‑robotter fortsætter med at finde anvendelse i sundhedssektoren. Disse enheder er nu blevet brugt til at diagnosticere, levere behandling og mere. Mini‑robotter er karakteriseret ved deres lille størrelse, hvor de fleste måler mellem en nanometer og en centimeter. Bemærkelsesværdigt bringer disse enheder meget til bordet for sundhedspersonale. For det første kan de hjælpe med at få adgang til svært tilgængelige områder og spille en vital rolle i mange nye ikke‑invasive kirurgiske procedurer. Som sådan er der en stærk efterspørgsel efter disse tjenester på tværs af markedet. Dog er disse små robotter begrænsede på mange måder.

Problemer med mini‑robotter i dag

Et af de største problemer omkring mini‑robotter i sundhedssektoren er den samme grund til, at de er fremragende i mange scenarier: deres lille størrelse. Den uhyre lille natur af disse robotter betyder, at de ikke kan bevæge sig eller bære noget, der kræver meget kraft. For eksempel ville det være umuligt for en enkelt mini‑robot at indsætte en lang og tynd kateter eller nulstille blødt væv og åbne en struktur. Begge disse opgaver kræver meget mere kraft for at få instrumenterne på plads, da de kan variere i størrelse fra 2–13 mm i diameter og strække sig over en halv meter i længden.

Derudover er det meget glat inde i den menneskelige krop. Organer er dækket af blødt biologisk væv. Når dette kombineres med den komplekse navigation, der kræves, er det let at se, hvorfor en stærkere, mere kapabel ikke‑invasiv alternativ foretrækkes frem for den nuværende metode med små kameraer og en manuel professionel til at guide behandlingerne på plads.

TrainBots kan ændre dette scenarie

Konceptet med en TrainBot, en mini‑robot med evnen til at forbinde sig med andre enheder, kunne være svaret ifølge en nylig undersøgelse. Disse specialbyggede mikro‑robotter blev designet til præcist at navigere i menneskekroppens afstande med minimal indsats. Som en del af denne strategi har DKFZ‑forskerne væsentligt forbedret de nuværende nanorobotstandarder.

TrainBots får nye fødder

En af de største opgraderinger til mini‑robotplatformen er forbedret greb. Forskerne indså, at et af hovedproblemerne er mangel på grebkraft, hvilket kan føre til, at små robotter glider, hvilket resulterer i overskydende energikrav for minimal bevægelse. For at forbedre dette problem tilføjede teamet spidse vedhæng.

Disse udstikkende noder hjælper med at fordele kontakt over overfladen af kropsvedhæng. Derudover blev designet og vinklen på hver fod optimeret for at forbedre driv- og aktueringskræfter, så TrainBots kan bevæge sig mere effektivt og med mindre indsats.

Trådløs kontrol for TrainBots

Et andet vigtigt aspekt af forskningen er kontrolsystemet. De små robotter udnytter et permanent magnetisk setup, som gør dem i stand til at blive trådløst styret af sundhedsprofessionelle. Specifikt muliggør et roterende magnetfelt, at TrainBots kan forbinde sig og bevæge sig i takt, hvilket betydeligt forbedrer drivkraften og tillader kirurger at kontrollere vitale aspekter såsom hastighed og rotation.

Forbundet

Det fedeste ved disse små maskiner er deres evne til at forbinde og danne en større robot med mere kraft. Disse enheder kan arbejde sammen for at levere værdifulde tjenester, når det er nødvendigt. For eksempel kan flere individuelle robotter kobles sammen for at skabe nok kraft til at transportere et endoskopisk instrument. Konvojen leverer den nødvendige aktueringskraft, så sundhedsprofessionelle kan udnytte den til præcise kirurgiske procedurer.

Test af TrainBots

Testen af TrainBot‑konceptet omfattede en simuleret kirurgisk procedure. Processen brugte svineorganer, som fungerer i et miljø, der ligner den menneskelige krop. Svineorganet viste tegn på galdegangsblokkering, hvilket er en almindelig sygdom hos mennesker.

Brug af TrainBots til at reducere risikoen for galdegangskræft

Galdegangsobstruktioner opstår over tid hos berørte individer, hvilket kan føre til galdeophobning og alvorlige sygdomme inklusive kræft. Den nuværende metode til behandling af denne almindelige lidelse er, at sundhedsprofessionelle indsætter et kamera i munden og manuelt navigerer det gennem tyndtarmen for at bestemme blokeringens placering.

Ved brug af TrainBots var forskerne i stand til at fjerne blokeringen med minimal indsats. Processen startede med at forbinde tre TrainBots for at generere nok trækraft til at trække en 25 cm lang trådelektrode gennem svinets tyndtarm. Bemærkelsesværdigt var røret 3,5 gange så tungt som TrainBots.

TrainBots resultater

TrainBots leverede deres last på plads med succes. Da spidsen af tråden var korrekt placeret ved siden af galdeophobningen, påførte forskerne en lille elektrisk ladning for at nedbryde blokeringen og frigøre tarmens passage. Denne proces kaldes elektrokauterisering og er blot én af mange procedurer, som TrainBots er designet til at forbedre.

Fordele TrainBots bringer til markedet

Konceptet med små robotter, der kan hjælpe sundhedsarbejdere med at udføre komplekse procedurer med større præcision, får mange i branchen til at fejre. Der er millioner af mennesker årligt, der har brug for eksperter til at fjerne obstruktioner og åbne en tunnel for væskedrainage og lægemiddellevering. Alle disse processer vil blive mere overkommelige, sikrere og tilgængelige takket være disse gennembrud.

Spidser – en god tilføjelse

Testresultaterne viste, at de forbedrede robotben øgede ydeevnen med 3× og hjalp enhederne med mere effektivt at navigere i små og restriktive kanaler. Denne undersøgelse demonstrerer, hvorfor TrainBots kunne være den ideelle løsning for tarm- og andre lidelser, der kræver, at sundhedseksperter manøvrerer instrumenter gennem kroppen før brug.

Nemmere at udføre komplekse operationer

Hovedfordelen er, at TrainBots vil gøre mange komplekse procedurer meget lettere, hvilket reducerer risikoen for patientskader. Disse drivsystemer tilbyder en pålidelig måde at forbedre endoskopisk mikrokirurgi uden at øge risikofaktorer for patienter eller omkostninger. Enhederne er i stand til at transportere lange og skrøbelige belastninger gennem labyrintlignende miljøer med effektivitet.

Mere sporbarhed

Robotssystemer giver bedre sporbarhed med realtidsinformation og historik tilgængelig på et øjeblik. Disse enheder bliver ikke trætte af at udføre for mange procedurer eller begå menneskelige fejl, fordi de ikke er bekymrede for andre daglige opgaver. Som sådan giver de et glimt af et mere præcist og effektivt sundhedssystem for fremtiden.

Virkelige anvendelser for TrainBots

Der er uendelige anvendelser for disse små enheder. At have nøjagtige og effektive måder at reducere behovet for invasive operationer er en stor bonus. Dog er TrainBots ikke begrænset til målrettet lægemiddellevering, sensortasks eller kirurgiske procedurer. Disse enheder kunne en dag operere på tværs af industrier, hvor de kan hjælpe med at vedligeholde svært tilgængelige rørledninger og anden vital infrastruktur.

Forskere

Forskere ledet af Tian Qiu og Moonkwang Jeong fra German Cancer Research Center (DKFZ) stod i spidsen for projektet og testene. Deres mål var at dykke dybt ned i fordelene ved at bruge TrainBots til endoskopiske kirurgiske procedurer. Efter deres fremragende resultater søger teamet at udvide deres undersøgelse til andre medicinske procedurer med håbet om at forbedre patienters liv en dag.

Firmaet der fører inden for robotikfeltet

Flere virksomheder har gjort sundhedsrobotik til deres primære tilbud. Disse virksomheder ser fordelene, som disse enheder bringer, og hvordan de kan skabe et sikrere og mere omkostningseffektivt sundhedssystem for alle. I øjeblikket skyder brugen af robotik i sundhedssektoren i vejret. Her er et firma, der har hjulpet med at forbedre adoptionen af disse næste generations teknologier og er positioneret til at se yderligere succes.

1. Intuitive Surgical

Intuitive Surgical (ISRG ) har været en stor aktør inden for medicinsk robotik siden lanceringen i 1995 og har hovedkontor i Californien. I 2000 introducerede virksomheden sit første store produkt, da Vinci kirurgiske assistent. Denne robot hjælper med at forbedre præcisionen under kirurgiske procedurer og har bidraget til at reducere genopretningstid og skader for brugerne. Som sådan er det en af de mest populære muligheder, som kirurger bruger i dag.

ISRG Prisdiagram

Intuitive Surgical har en markedsværdi på +$115,8 mia., og analytikere forudsiger fremtidig vækst takket være virksomhedens unikke forretningsmodel. Bemærkelsesværdigt kræver hver af disse kirurgiske assistent‑enheder løbende supporttjenester, salg og mere, hvilket tilføjer til virksomhedens voksende indtægter årligt. For nu er ISRG en stærk aktie med fremragende vækstpotentiale sammen med markedet for sundhedsrobotik.

Hvor lang tid indtil fuldt robotkirurger?

Det er let at forestille sig en dag, hvor du går ind på et hospital, sætter dig i en stol, og robotter håndterer alle dine behov. Selvom denne fremtid stadig er langt væk, er brugen af robotik i sundhedssektoren på vej op, og dens fordele er ubestridelige. Som sådan er det klogt at positionere din portefølje derefter.

Lær om andre seje robotter her.