Zespół naukowców opracował miniaturowego, magnetycznego robota zdolnego do wykonywania trójwymiarowych skanów z głębi organizmu. Po raz pierwszy udało się uzyskać wysokiej rozdzielczości trójwymiarowe obrazy USG z sondy umieszczonej głęboko w przewodzie pokarmowym. Nowatorskie podejście umożliwia przeprowadzanie tzw. wirtualnych biopsji – nieinwazyjnych skanów dających natychmiastowe dane diagnostyczne. Lekarze będą mogli w jednym zabiegu wykryć zmiany, określić ich zaawansowanie, a nawet wdrożyć leczenie – bez potrzeby pobierania fizycznych wycinków tkanek.
Diagnostyka w czasie rzeczywistym
Prof. Pietro Valdastri, kierownik Katedry Robotyki i Systemów Autonomicznych oraz dyrektor STORM Lab (Science and Technologies of Robotics in Medicine) na Uniwersytecie w Leeds, koordynujący badania, podkreśla:
– Po raz pierwszy dzięki tym badaniom jesteśmy w stanie odtworzyć trójwymiarowy obraz ultrasonograficzny uzyskany z sondy znajdującej się głęboko w jelicie – coś takiego nigdy wcześniej nie było możliwe. To podejście umożliwia analizę tkanek i diagnozę raka jelita grubego bezpośrednio na miejscu, z natychmiastowym wynikiem. Dotychczas proces diagnozowania tego nowotworu wymagał pobrania próbki tkanki, przesłania jej do laboratorium i oczekiwania na wynik od jednego do trzech tygodni.
Sekret tkwi w kształcie
Kluczem do sukcesu okazało się wykorzystanie mało znanego kształtu geometrycznego – oloidu, który nadał robotowi unikalną możliwość toczenia się, niezbędną do precyzyjnej nawigacji i obrazowania w organizmie.
W artykule opublikowanym 26 marca 2025 roku w Science Robotics, opisano integrację tego kształtu z nowym, elastycznym endoskopem magnetycznym. Urządzenie wyposażono w mikroukład ultrasonograficzny o wysokiej częstotliwości (28 MHz), który generuje szczegółowe trójwymiarowe obrazy wewnętrznych tkanek.
Wirtualna rekonstrukcja tkanek
Na podstawie uzyskanych danych lekarze mogą wygenerować przekroje odpowiadające tym, jakie uzyskuje się w tradycyjnej biopsji. Dzięki zastosowaniu ultrasonografii wysokiej częstotliwości możliwe jest zobrazowanie struktur z mikroskopijną dokładnością – aż do poziomu warstw tkanek.
Choć trójwymiarowe USG stosowane jest już w diagnostyce naczyń krwionośnych i odbytnicy, nowe badania otwierają możliwość obrazowania głębiej położonych odcinków układu pokarmowego.
Przełom w technologii
Jane Nicholson, dyrektor ds. badań w Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC), komentuje:
– Postęp w dziedzinie zaawansowanych technologii umożliwia opracowywanie szybkich, nieinwazyjnych metod diagnostycznych, które mogą zrewolucjonizować wykrywanie i leczenie nowotworów. Dzięki zwiększeniu precyzji i kontroli nad procedurami, zwłaszcza w przypadku często występujących nowotworów, takich jak rak jelita grubego, prace tego interdyscyplinarnego zespołu mogą znacząco poprawić skuteczność diagnostyki i leczenia.
Lepsze rokowania dla pacjentów
Nikita Greenidge, doktorantka i główna autorka publikacji, zaznacza:
– Łącząc zaawansowaną robotykę z medyczną ultrasonografią, robimy krok dalej niż tradycyjna kolonoskopia – pozwalając lekarzom diagnozować i leczyć w trakcie jednej procedury. To nie tylko zwiększa komfort pacjentów, ale także skraca czas oczekiwania, zmniejsza liczbę powtórnych badań i redukuje stres związany z oczekiwaniem na wyniki.
Testy i wyniki
Prototyp o nazwie oloidowy endoskop magnetyczny (OME) został wydrukowany w technologii 3D z żywicy. Mierzył zaledwie 21 mm średnicy co czyniło go odpowiednim do zastosowań klinicznych.
Jego ruch przetestowano na różnych powierzchniach imitujących strukturę jelita grubego, przełyku i żołądka. Testy przeprowadzono najpierw w sztucznym jelicie, a następnie na modelu zwierzęcym (świniach), co stanowi niezbędny krok w kierunku zatwierdzenia technologii do badań klinicznych.
System wykorzystuje zewnętrzny, robotycznie sterowany magnes trwały, opracowany wcześniej w Leeds, umożliwiający zarówno ręczne, jak i autonomiczne sterowanie ruchem robota.
Wyniki badań potwierdziły, że system potrafi:
- precyzyjnie poruszać się wewnątrz jelita dzięki kontrolowanemu toczeniu,
- generować trójwymiarowe obrazy USG w wysokiej rozdzielczości,
- wykrywać zmiany chorobowe w tkankach przewodu pokarmowego.
Przyszłość i możliwości
Choć badania dotyczyły jelita grubego, właściwości toczenia oloidu mogą zostać wykorzystane w innych robotach medycznych, rozszerzając potencjalne zastosowania na inne obszary ciała.
Zespół planuje teraz zgromadzić dane niezbędne do rozpoczęcia badań klinicznych z udziałem ludzi, które – jak mają nadzieję – ruszą już w 2026 roku.
Technologia powstała dzięki współpracy inżynierów, naukowców i lekarzy z Uniwersytetów w Leeds, Glasgow i Edynburgu. Projekt finansowały m.in.: EPSRC, Komisja Europejska, Europejska Rada ds. Badań Naukowych oraz NIHR Leeds Biomedical Research Centre.
Źródło: Electronic Specifier
