Управляемые роботом гибкие иглы ориентируются в ткани

Управляемые роботом гибкие иглы могут достигать намеченной цели в тканях с точностью на суб-миллиметровом уровне. Эта возможность продемонстрирована в докторской диссертации Момен Абайязида, который работал в научно-исследовательском институте MIRA голландского университета Твенте. Основное преимущество управления гибкой иглой в том, что можно избежать препятствий или чувствительной ткани, можно ориентировать установку иглы в режиме реального времени.

В различных диагностических и лечебных процедурах игла устанавливается в мягкие ткани, например, при биопсии или вставке радиоактивных инплантов при лечении рака простаты. Во многих таких операциях точное позиционирование иглы имеет первостепенное значение. Как правило, в подобных процедурах используются жесткие иглы относительно большого диаметра. Однако, недостатком таких игл является то, что они не могут маневрировать при входе в ткань и, следовательно, не могут избежать каких-либо препятствий. Кроме того, ткани и органы деформируются при введении иглы. В результате игла часто не попадает в цель.

Гибкие иглы с асимметричным наконечником

Университет Твенте разработал роботизированную систему для управления гибкими иглами с асимметричным наконечником. Такая игла естественно изгибается при введении в ткани из-за своего асимметричного наконечника. Выполняя ряд действий по изменению направления и вращению можно контролировать иглу в сложных трехмерных траекториях.

Игла управляется роботом и отслеживается в реальном времени с помощью ультразвуковых изображений. Это гарантирует суб-миллиметровую точность при выборе пути иглы через биологическую ткань. Докторские исследования Момен Абайязида касаются разработки роботизированной модели, которая направляет иглу, а также алгоритма 3D локализации иглы, используя при этом ультразвуковые изображения.

Клинические исследования

В целях содействия использованию в клинической практике, сочетая точность роботизированной системы с клинической экспертизой, Абайязид также разработал систему, которая позволяет врачу контролировать этот процесс. В этой версии медицинский специалист вставляет иглу, в то же время учитывая указания и сигналы от роботизированной системы с помощью вибрации и визуальной обратной связи.

Благодаря такой «распределенной системе управления» в будущем появляется возможность установки игл под руководством находящегося в другом городе специалиста. Например, исследователи, находясь в итальянском г. Сиена, успешно руководили установкой иглы в г. Энсхед, Нидерланды.

Наконец, разработанная система была интегрирована с автоматизированной системой УЗИ для исследования груди. Объединив предложенную систему с роботизированной, клинически проверенной системой УЗИ можно будет перевести роботизированное управление установкой игл из исследовательской лаборатории в операционную.

Клинические испытания

По мнению научного руководителя дипломного проекта профессора Сартак Мишра, исследования Абайязида показывают, что система технически готова к применению на людях. Мишра ожидает, что первые клинические испытания должны начаться в течение трех-четырех лет.