El robot biomédico más pequeño del mundo avanza en el diagnóstico y tratamiento intervencionista

Investigadores de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong (HKUST) han desarrollado con éxito el robot biomédico multifuncional más pequeño del mundo, un 60% más pequeño que los modelos actuales.

Capaz de generar imágenes, movimientos de alta precisión y operaciones multifuncionales como muestreo, administración de medicamentos y ablación con láser, el robot ofrece un rendimiento de imágenes competitivo y una mejora diez veces mayor en la detección de obstáculos, allanando el camino para aplicaciones robóticas en canales estrechos y desafiantes del ser humano. cuerpo, como los bronquios terminales de los pulmones y los oviductos.

Con un perfil delgado de sólo 0,95 mm (un 60% más pequeño que los robots endoscópicos actuales), este robot ha logrado una “trinidad imposible” al integrar simultáneamente las tres especificaciones importantes en un solo robot. Ofrece un rendimiento de imágenes competitivo y amplía la distancia de detección de obstáculos hasta ~9,4 mm, una mejora diez veces mayor que los límites teóricos. También logra una precisión de movimiento notable (menos de 30 μm) y amplía sustancialmente la región de la imagen en aproximadamente 25 veces la vista inherente.

La investigación es publicado en Comunicaciones de la naturaleza.

Desarrollado por el Prof. Shen Yajing, profesor asociado del Departamento de Ingeniería Electrónica e Informática (ECE) y su equipo, el pequeño tamaño del robot es posible gracias a cuatro componentes principales. Estos incluyen una matriz de fibra óptica para capturar imágenes dentro del cuerpo, una herramienta personalizada para administrar tratamientos precisamente donde sea necesario, un esqueleto hueco para mantener las fibras y las herramientas en su lugar y una piel funcionalizada que permite un control preciso de los movimientos del robot.

El esqueleto hueco se crea mediante una impresora 3D a microescala, mientras que la piel funcionalizada se produce mediante una técnica de pulverización magnética, que ayuda a mantener el robot pequeño y le permite deslizarse fácilmente durante la cirugía. También cuenta con una capa exterior similar a un gel que reduce la fricción. El equipo ha probado este robot en modelos bronquiales in vitro y pulmones porcinos ex vivo, demostrando una navegación fluida en espacios reducidos mientras captura imágenes claras y realiza tratamientos en áreas difíciles.

El profesor Shen dijo que este robot innovador tiene un enorme potencial para aplicaciones clínicas. “Los robots continuos de pequeña escala son prometedores para el diagnóstico y tratamiento intervencionista, pero los modelos existentes a menudo tienen dificultades con la compacidad, la navegación precisa y el tratamiento funcional visualizado, todo en uno.

“Nuestro estudio proporciona una solución importante para desarrollar un robot quirúrgico destinado a lograr un diagnóstico temprano y objetivos terapéuticos en áreas del cuerpo de difícil acceso. Con los avances tecnológicos en curso, creemos que el robot fibroscópico hará mayores contribuciones a la salud humana en en el futuro previsible”, afirmó.

Gracias a su capacidad para navegar por cavidades estrechas y al mismo tiempo permitir una recuperación rápida y un bajo riesgo de infección, se han empleado pequeños robots continuos en el tratamiento de varias enfermedades, incluidas las cardíacas, mediante el despliegue de stents y catéteres de electrofisiología, así como en la reparación de perforaciones. en úlceras gástricas y duodenales mediante laparoscopia de puerto único, entre otras aplicaciones. A partir de este exitoso invento, el equipo de investigación planea perfeccionar aún más las características del robot para adaptarlo a entornos prácticos.

“Nuestro objetivo es optimizar aún más el diseño y el control del robot fibroscópico, priorizando la seguridad y la confiabilidad durante la cirugía intervencionista. Esperamos implementar ensayos in vivo para demostrar su desempeño en escenarios clínicos”, dijo el Dr. Zhang Tieshan, becario postdoctoral en HKUST. Es uno de los dos primeros coautores del estudio, junto con el Dr. Li Gen. Otros coautores de HKUST incluyen al profesor asistente de investigación Dr. Yang Xiong y al Ph.D. estudiante Zhao Haoxiang, también del Departamento de ECE.