Logran maniobrar con éxito un robot a través de tejido pulmonar vivo

Han demostrado que un robot pulmonar orientable puede maniobrar de forma autónoma las complejidades del pulmón, evitando al mismo tiempo estructuras pulmonares importantes.

El cáncer de pulmón es la principal causa de muertes relacionadas con el cáncer en los Estados Unidos.

Algunos tumores son extremadamente pequeños y se esconden profundamente dentro del tejido pulmonar, lo que dificulta que los cirujanos lleguen a ellos.

Para abordar este desafío, investigadores de la UNC-Chapel Hill y la Universidad de Vanderbilt han estado trabajando en un robot extremadamente flexible pero resistente capaz de atravesar el tejido pulmonar.

En un nuevo artículo Ron Alterovitz, PhD, en el Departamento de Ciencias de la Computación de la UNC, y Jason Akulian, MD MPH, en el Departamento de Medicina de la UNC, han demostrado que su robot puede ir de forma autónoma desde el “Punto A” al “Punto B” evitando estructuras importantes, como pequeñas vías respiratorias y vasos sanguíneos, en un modelo de laboratorio viviente.

“Esta tecnología nos permite alcanzar objetivos que de otro modo no podríamos alcanzar con un broncoscopio estándar o incluso robótico“, dijo el Dr. Akulian, coautor del artículo y jefe de sección de Neumología Intervencionista y Oncología Pulmonar de la División de Enfermedad Pulmonar de la UNC. y Medicina de Cuidados Críticos.

“Te proporciona unos pocos centímetros adicionales, lo que sería de gran ayuda a la hora de perseguir objetivos pequeños en los pulmones“.

El desarrollo del robot de aguja direccionable autónomo aprovechó la cultura altamente colaborativa de la UNC al combinar experiencia en medicina, informática e ingeniería.

El robot está formado por varios componentes separados.

Un control mecánico proporciona un empuje controlado de la aguja para avanzar y retroceder y el diseño de la aguja permite conducir a lo largo de trayectorias curvas.

La aguja está hecha de una aleación de níquel y titanio y ha sido grabada con láser para aumentar su flexibilidad, lo que le permite moverse sin esfuerzo a través del tejido.

A medida que avanza, el grabado en la aguja le permite sortear obstáculos con facilidad.

Se podrían utilizar otros accesorios, como catéteres, junto con la aguja para realizar procedimientos como biopsias de pulmón.

Para atravesar el tejido, la aguja necesita saber hacia dónde se dirige.

El equipo de investigación utilizó tomografías computarizadas de la cavidad torácica del sujeto e inteligencia artificial para crear modelos tridimensionales del pulmón, incluidas las vías respiratorias, los vasos sanguíneos y el objetivo elegido.

Utilizando este modelo 3-D y una vez que la aguja se ha colocado para el lanzamiento, su software impulsado por IA le indica que viaje automáticamente del “Punto A” al “Punto B” evitando estructuras importantes.

“La aguja orientable autónoma que hemos desarrollado es muy compacta, pero el sistema incluye un conjunto de tecnologías que permiten que la aguja navegue de forma autónoma en tiempo real“, dijo Alterovitz, investigador principal del proyecto y autor principal del estudio.

“Es similar a un automóvil autónomo, pero navega a través del tejido pulmonar, evitando obstáculos como vasos sanguíneos importantes mientras viaja hacia su destino“.

La aguja también puede explicar el movimiento respiratorio.

A diferencia de otros órganos, los pulmones se expanden y contraen constantemente en la cavidad torácica.

Esto puede hacer que apuntar sea especialmente difícil en un sujeto vivo que respira.

Según Akulian, es como disparar a un objetivo en movimiento.

Los investigadores probaron su robot mientras el modelo de laboratorio contenía la respiración intermitentemente.

Cada vez que se contiene la respiración del sujeto, el robot está programado para avanzar.

“Aún quedan algunos matices en términos de la capacidad del robot para adquirir objetivos y luego llegar a ellos de manera efectiva“, dijo Akulian, quien también es miembro del Centro Oncológico Integral Lineberger de la UNC, “y aunque todavía queda mucho trabajo por hacer, una vez hecho esto, estoy muy emocionado de seguir ampliando los límites de lo que podemos hacer por los pacientes con los expertos de clase mundial que están aquí”.

“Tenemos la intención de seguir creando nuevos robots médicos autónomos que combinen las fortalezas de la robótica y la inteligencia artificial para mejorar los resultados médicos de los pacientes que enfrentan una variedad de desafíos de salud y al mismo tiempo brindar garantías de seguridad para el paciente“, agregó Alterovitz.

Fuente: Science