Các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Leeds, Anh phát triển thành công một robot siêu nhỏ, có thể xâm nhập sâu vào phổi để phát hiện và điều trị bệnh ung thư, đồng thời có thể thực hiện phẫu thuật khối u vùng não trước.
Trang Scitech Daily, dẫn báo cáo khoa học của công trình nghiên cứu được đăng ngày 27/7 trên tạp chí Nature Engineering Communications cho biết, robot mềm xúc tu do các kỹ sư, nhà khoa học và bác sĩ lâm sàng thuộc Phòng thí nghiệm STORM, Đại học Leeds ở Anh phát triển.
Robot siêu mềm, đường kính chỉ 2 mm, được điều khiển bằng nam châm, có thể tiếp cận đến một số ống phế quản nhỏ nhất và làm thay đổi phương thức điều trị ung thư phổi. Công nghệ mở ra một phương hướng điều trị chính xác, phù hợp và ít xâm lấn hơn.
Mô phỏng điều hướng và định vị robot xúc tu trong phổi ảo bằng phương pháp điều khiển từ tính nam châm. (Video: Phòng thí nghiệm STORM, Đại học Leeds Độ chính xác vượt trội, giảm tổn thương mô cơ thể).
Độ chính xác vượt trội, giảm tổn thương mô cơ thể
Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm robot xúc tu từ tính trên phổi của một thi thể, nhận thấy robot có thể di chuyển sâu hơn 37% so với thiết bị tiêu chuẩn, không gây tổn thương đáng kể đối với các mô.
Giáo sư Pietro Valdastri, Giám đốc Phòng thí nghiệm STORM, giám sát viên công trình nghiên cứu cho biết: “Đây là một bước phát triển thực sự ấn tượng, phương thức tiếp cận mới này có ưu điểm là thay thế cho giải phẫu, mềm hơn giải phẫu và kiểm soát đầy đủ hành trình của robot bằng từ tính. Ba tính năng chính này có thể cách mạng hóa khả năng điều hướng các thiết bị siêu nhỏ trong cơ thể”.
Cận cảnh lá phổi mô phỏng và robot xúc tu từ tính. (Ảnh: Phòng thí nghiệm STORM, Đại học Leeds Giải quyết thách thức phẫu thuật ung thư phổi).
Giải quyết thách thức phẫu thuật ung thư phổi
Ung thư phổi có tỷ lệ tử vong do ung thư cao nhất trên toàn thế giới. Trong ung thư phổi không tế bào nhỏ giai đoạn đầu, chiếm khoảng 84% trường hợp, can thiệp phẫu thuật là tiêu chuẩn duy nhất của điều trị. Nhưng phương pháp này thường buộc phải phẫu thuật xâm lấn cao và loại bỏ số lượng mô phổi lớn. Phương thức tiếp cận hiện nay không phù hợp với tất cả mọi bệnh nhân, ảnh hưởng nặng nề đến chức năng hoạt động của phổi.
Những chương trình sàng lọc ung thư phổi giúp tỷ lệ sống sót cao hơn nhưng cũng cho thấy nhu cầu cấp thiết phải tìm ra những phương pháp không xâm lấn để chẩn đoán và điều trị ung thư sớm cho bệnh nhân.
Tương lai của sinh thiết và phương pháp điều trị
Công nghệ robot xúc tu điều khiển từ tính tăng cường khả năng điều hướng bên trong phổi trong quá trình lấy sinh thiết, đồng thời có thể mở đường cho những phương pháp điều trị ít xâm lấn hơn, cho phép các bác sĩ lâm sàng thực hiện điều trị nhắm mục tiêu vào những tế bào độc hại, đồng thời vẫn cho phép các mô và cơ quan khỏe mạnh tiếp tục hoạt động bình thường.
Đồng tác giả của báo cáo khoa học, tiến sĩ Giovanni Pittiglio, tham gia thực hiện nghiên cứu trong khi thực hiện luận án tiến sĩ Triết học (PHD) tại Trường Kỹ thuật Điện và Điện tử thuộc Đại học Leeds nói thêm: “Mục tiêu của chúng tôi là mang lại phương pháp hỗ trợ điều trị với mức độ đau tối thiểu cho bệnh nhân”.
“Truyền động từ tính từ xa cho phép bác sĩ chẩn đoán bệnh bằng phương thức sử dụng robot xúc tu siêu mềm, có thể tiếp cận sâu hơn, đồng thời định hình thủ thuật giải phẫu và giảm chấn thương”, ông nói.
Hiện nay, nhóm nghiên cứu tiếp tục thu thập tất cả những dữ liệu cần thiết, cho phép các nhà khoa học có thể được cấp phép để bắt đầu thử nghiệm trên người bệnh.
Trình diễn mô phỏng lần đầu tiên sử dụng hai robot mềm điều khiển từ tính cho ca phẫu thuật phía trước não. (Ảnh: Phòng thí nghiệm STORM, Đại học Leeds. Phối hợp robot xúc tu từ tính trong phẫu thuật não).
Phối hợp robot xúc tu từ tính trong phẫu thuật não
Các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm STORM cũng đang nghiên cứu các phương thức điều khiển 2 robot từ tính độc lập, có thể phối hợp hoạt động trong một khu vực hạn chế của cơ thể người, cho phép một robot di chuyển camera và robot kia điều khiển tia laser để loại bỏ khối u.
Các thiết bị robot điều khiển từ tính, được chế tạo bằng silicone để giảm thiểu tổn thương mô, điều khiển bằng nam châm gắn trên cánh tay robot bên ngoài cơ thể bệnh nhân.
Sử dụng một bản sao của hộp sọ, nhóm nghiên cứu đã thành công trong thử nghiệm sử dụng 2 robot, thực hiện phẫu thuật nội soi não, một kỹ thuật cho phép bác sĩ phẫu thuật sử dụng đường mũi để phẫu thuật những khu vực phía trước não và đỉnh cột sống. .
Các nhà nghiên cứu đã điều khiển các robot từ tính di chuyển độc lập với nhau để một robot di chuyển camer, robot kia hướng tia laser vào khối u.
Giải quyết tình trạng nhiễu từ khi điều khiển 2 robot
Thông thường, hai nam châm vĩnh cửu khi đặt gần sẽ hút nhau, gây thách thức trong điều khiển cho các nhà nghiên cứu. Nhóm nghiên cứu đã giải quyết thách thức này bằng phương pháp thiết kế phần thân của những robot xúc tu, chỉ có thể uốn cong theo những hướng cụ thể và thay đổi các cực bắc và nam trong mỗi xúc tu robot từ tính.
Trong nghiên cứu thử nghiệm, nhóm nhà khoa học đã mô phỏng loại bỏ một khối u lành tính trên tuyến yên ở đáy hộp sọ, lần đầu tiên chứng minh được, có thể điều khiển 2 robot trong một khu vực hạn chế của cơ thể.
Công trình nghiên cứu được Hội đồng Nghiên cứu Châu Âu và Hội đồng Nghiên cứu Khoa học Vật lý đồng tài trợ và được công bố 27/7 trên tạp chí Advanced Intelligent Systems.
Tác giả chính của bài báo khoa học, Zaneta Koszowska, nhà nghiên cứu tại Trường Kỹ thuật Điện và Điện tử của Đại học Leeds, cho biết: “Đây là một đóng góp quan trọng cho lĩnh vực robot điều khiển từ tính. Những phát minh của chúng tôi cho phép thực hiện những quy trình chẩn đoán bằng camera, quy trình phẫu thuật nội soi, có thể được thực hiện trong không gian giải phẫu nhỏ”.