Удаление опухоли изнутри внутреннего уха является очень деликатной операцией, которая, как правило, требует от хирургов удалить весь сосцевидный отросток. В будущем все врачи должны делать отверстие диаметром 5 мм через кость, используя миниатюрного робота по имени NiLiBoRo.

червь для сложных операций внутреннего уха

Система способна регулировать свой путь в процессе сверления через кость, обходя чувствительные ткани, такие как кровеносные сосуды и нервы. Исследователи будут демонстрировать новые технологии на выставке Compamed, которая будет проходить 16-19 ноября в Дюссельдорфе, - сообщает Robotics.ua.

Хирургическое вмешательство неизбежно для лечения опухолей внутреннего уха, но к этому органу очень трудно получить доступ. Это потому, что оно покрыто костями черепа, известного как сосцевидный отросток или каменистая кость. Более того, окружающие ткани содержат много нервов и кровеносных сосудов. По этой причине хирурги вырезают столько сосцевидной кости, сколько нужно, пока они не достанут до каждой из этих чувствительных тканей. Только тогда они могут быть уверены, что они не повредят их. То, что влечет за собой большую часть времени, является удаление всей кости. Отверстие, созданное таким образом, заполняется жировой тканью, взятой из брюшной полости после завершения процедуры.

Выполнение операции через 5 мм отверстие


В будущем эта операция будет выполняться менее инвазивным образом, требуя только небольшое отверстие размером 5 мм в диаметре, через которое опухоль можно резецировать из внутреннего уха. Технология, которая делает это возможной, называется NiLiBoRo. Это акроним от Non-linear Drilling Robot. Система разрабатывается исследователями Mannheim в рамках проекта автоматизации в медицине и биотехнологиях, как часть из института Фраунгофера по технологии производства и автоматизации IPA в сотрудничестве с Техническим университетом Дармштадта, университетом Аахена и Университетской клиникой Дюссельдорфа. Сверловые установки, способные создать отверстие через кость, уже существуют, но они могут сделать это только по прямой линии. "NiLiBoRo- это первый робот, который может просверлить кость под углом", - говорит ученый проекта Lennart Karstensen. Именно эта характеристика дает возможность выполнить минимально инвазивную хирургию опухолей внутреннего уха. Если отверстие будет сделано по прямой линии, оно увеличивает в несколько раз опасность того, что хирург слишком близко подошел к нервам. Чтобы избежать травматизма нервных тканей, отверстие должно быть не более 2 мм в диаметре. Тем не менее, невозможно выполнить операцию с помощью такого небольшого отверстия. NiLiBoRo с другой стороны способен сделать закругленное отверстие вокруг чувствительных зон. Это делает возможным достижение диаметра отверстия 5 мм, которое будет достаточно широким, чтобы выполнить операцию.

Уникальный способ передвижения

Каким же образом этому "червю" удастся пробурить кривую и закругленную линию через сосцевидный отросток? "Червь состоит из сегментов головы и хвоста", - объясняет Karstensen. "Обе эти части соединены друг с другом посредством гибкого механизма сильфона". Конструкция напоминает сочлененный общественный транспорт, в котором передние и задние секции соединены с помощью центральной секции-"гармошки".

Когда робот проходит через кость, он подключен к внешнему миру с блоками управления и оборудованию с помощью 8 или 12 гидравлических линий. Именно эти линии позволяют роботу ползти вперед в правильном направлении. Это делается путем направления гидравлической жидкости в найденные в задней части робота три полости. Эти полости заполняют пустое пространство между червем и костью, и тем самым фиксируют заднюю часть робота на месте.

Затем гидравлическая жидкость проходит в гофрированную мембрану. Это приводит к тому, что "гармошка" расширяется и толкает голову робота вперед. Червь тянется и прижимает переднюю часть дальше в кости. Сверло крепится к голове отверстия глубже внутрь. Далее задняя часть убирается в сторону, и робот двигается аналогично реальному червю. Чтобы сделать это, полости в передней секции наполняются жидкостью, чтобы держать все вместе, пока жидкость в задних полостях не будет извлечена. В этот момент жидкость также всасывается из сильфона через гидравлические линии. Таким образом, NiLiBoRo пробивается вперед шаг за шагом. "Мы можем изменить направление робота, регулируя полости в передней части. Например, если мы хотим, чтобы он двигался влево, то мы заполняем левую полость с меньшим количеством жидкости, чем правую, которая будет направлять робота двигаться влево" - говорит Karstensen.

В лабораторных условиях NiLiBoRo сверлит свой путь вперед, управляясь с помощью электромагнитной системы слежения, или EMT. Разработанная партнерами из технического университета Дармштадта, эта система работает нерегулярно, делая изображения с использованием компьютерной томографии, чтобы отслеживать свою позицию.

Исследователи уже создали начальный прототип NiLiBoRo, который в настоящее время в пять раз больше, чем планируется в финальной версии. Сейчас он состоит только из передней части вместе с сердцем и гофрированной мембраной. Разработчики планируют продолжить оптимизировать и расширять прототип часть за частью. После того как вся технология будет развита, согласно Robolovers, NiLiBoRo будет уменьшен до его окончательного размера. Исследователи надеются, что их миниатюрный робот будет готов для тестирования врачами в течение двух лет.