Зайде через рот або з іншого боку: створили робота для обстеження кишківника (ВІДЕО)

Він не схожий на звичний медичний інструмент: м’який, гнучкий і рухається, наче маленька змія. Але цей незвичайний робот може стати помічником лікарів у дослідженні однієї з найважче доступних частин людського організму. Цей “плазун” здатний самостійно просуватися кишківником, фотографувати його стінки, доставляти ліки та навіть брати крихітні зразки тканин.

Розробку під назвою BIOSENTER створили інженери з Массачусетського технологічного інституту (MIT) та Південно-західного медичного центру Техаського університету (UT Southwestern). М’який робот призначений для обстеження тонкої кишки — довгого органа, який через своє розташування та складну форму непросто досліджувати звичайними методами.

Пристрій може потрапити до травного тракту через рот або пряму кишку, а далі самостійно просуватися вузькими й звивистими проходами. За принципом руху він нагадує дощового черв’яка або змію: то стискає, то витягує своє тіло, поступово просуваючись уперед.

Тонка кишка дорослої людини має довжину приблизно 6–7 м, але згорнута в численні петлі й розташована у відносно невеликому просторі черевної порожнини. Її додатково оточують шлунок і товста кишка, що ускладнює доступ до деяких ділянок. Водночас саме тут можуть виникати кровотечі, ураження тканин і закупорки, які важливо вчасно виявити.

Нині одним з основних способів обстеження тонкої кишки є двобалонна ентероскопія. Під час процедури лікарі просувають спеціальний ендоскоп за допомогою двох балонів, які почергово надувають і здувають, щоб переміщувати інструмент усередині кишківника. Метод ефективний, але потребує часу й постійної участі медичного персоналу.

“Основне завдання, яке ми намагаємося розв’язати, — знайти спосіб досліджувати цей відрізок тонкої кишки завдовжки 6–7 м більш автоматизовано”, – пояснив Джованні Траверсо, інженер-механік MIT і співавтор дослідження.

Під час розробки BIOSENTER науковці надихалися рухами змій. Ці плазуни пересуваються завдяки почерговому скороченню м’язів вздовж тіла. А луска допомагає їм чіплятися за поверхню й рухатися вперед. Дослідники вирішили використати подібний принцип для створення пристрою, здатного долати вузькі та слизькі проходи людського організму.

Робот має м’яке гумоподібне порожнисте тіло завдовжки приблизно 9,4 см і діаметром близько 1,3 см. Усередині розташовані чотири камери, які почергово наповнюються повітрям і здуваються. Саме завдяки цьому пристрій може згинатися, стискатися та просуватися вперед.

Зовні його вкриває спеціальна текстурована поверхня, схожа на зміїну луску. Вона допомагає роботу краще триматися на слизьких стінках кишківника.

Ще одна особливість конструкції — розширювані ділянки на голові й хвості. Їх створили за принципом японського мистецтва кірігамі, в якому папір не лише складають, а й розрізають. Ці частини почергово розширюються, чіпляються за стінку кишківника та відпускають її. Так робот може закріпитися на місці й підтягнути решту тіла вперед.

Порожниста конструкція дає змогу розмістити всередині кілька медичних інструментів. Камери роблять знімки, розпилювач доставляє ліки або рідину в потрібну ділянку, а маленькі затискачі можуть відбирати зразки тканин для подальшого аналізу.

BIOSENTER з’єднаний кабелем із зовнішньою системою. Хоча він розрахований переважно на самостійний рух, медичні працівники також можуть керувати ним за допомогою ручного пристрою, схожого на ігровий контролер Xbox.

Перші випробування пристрою провели на живих свинях під седацією. Їх обрали тому, що будова травної системи цих тварин подібна до людської. Під час доклінічних тестувань на моделях кишківника свиней робот успішно пройшов дистанцію близько 2 м усього за 11 хвилин, виконавши всі терапевтичні та діагностичні завдання без пошкодження органів.

BIOSENTER — не перший робот, якого розробляють для навігацією травною системою. У 2021 році дослідники з Університету Макао в Китаї представили прототип пристрою, натхненний рухами африканського павука. Він пересувався перекидаючись, наче колесо, а керували ним за допомогою магнітного поля. Робота вводили в організм у капсулі розміром із вітамінну таблетку, після чого він міг долати різні відділи травного тракту, зокрема тонку кишку. Зрештою пристрій залишав організм природним шляхом.

Дослідження BIOSENTER опублікували в журналі Science Robotics. Автори сподіваються, що така технологія в майбутньому допоможе зробити обстеження тонкої кишки швидшим і менш трудомістким, а також полегшить виявлення захворювань на ранніх стадіях. Однак поки що пристрій пройшов випробування лише на тваринах, тож до використання в медицині для людей йому ще належить пройти чимало перевірок.

Як розповідало BitukMedia, у “Родині Адамсів” Річ — це рука, яка живе власним життям. Тепер щось схоже створили швейцарські вчені: їхня роботизована рука самостійно ходить на пальцях, підводиться після падіння та навіть натискає клавіші комп’ютера. За моторошним видовищем стоїть амбітна мета — навчити роботів самостійно пристосовуватися до навколишнього світу.