Миниатюрных роботов научили достигать нужных точек внутри тела
В медицине будущего крошечные роботы будут самостоятельно перемещаться внутри организма, а медицинские инструменты будут показывать, где именно они находятся во время операции. И то, и другое требует, чтобы врачи могли предельно точно управлять такими устройствами.
До сих пор подходящая технология не существовала. Учёные из Немецкого центра исследований рака (DKFZ) описали подходящий способ передавать сигналы, который может значительно улучшить возможности медицины.
Идея в том, что нанороботы, то есть устройства микроскопических размеров, будут самостоятельно перемещаться в организме пациента, чтобы доставлять в нужные места лекарства, получать данные о тканях или выполнять хирургические процедуры. Созданные в DKFZ нанороботы с магнитным приводом способны перемещаются по мышцам, стекловидному телу глаза или внутри кровеносных сосудов.
Однако нанороботам не хватало систем для отслеживания и контроля за ними внутри тела. Традиционные методы визуализации подходили лишь отчасти. Магнитно-резонансная томография (МРТ) не вполне подходила, так как делать её часто и подолгу не рекомендуется. Компьютерная томография (КТ) связана с радиационным воздействием. А сильное рассеяние звуковых волн ограничивает и возможности ультразвукового исследования (УЗИ).
Исследователи под руководством Тянь Цю из DKFZ нашли решение проблемы. Созданное ими крошечное устройство основано на магнитном генераторе, то есть механически колеблющемся магните, расположенном в корпусе миллиметрового размера. Внешнее магнитное поле может вызывать механическую вибрацию магнита. Когда колебания стихают, сигнал регистрируют магнитные датчики. Основной принцип сравним с ядерным магнитным резонансом в МРТ. Исследователи назвали свой метод «Мелкомасштабной магнитоколебательной локализацией» (SMOL).
SMOL позволяет определять положение и ориентацию небольшого устройства на расстоянии более 10 см с точностью менее 1 мм и в режиме реального времени. В отличие от методов отслеживания, основанных на статических магнитах, SMOL позволяет обнаруживать движения в шести степенях свободы (направлениях) и со значительно более высоким качеством сигнала.
Работа беспроводного устройства основана на очень слабых магнитных полях, а потому оно безопасно для организма. А ещё оно совместимо со многими традиционными устройствами и методами визуализации.
Также возможно сочетание SMOL с капсульными эндоскопами или использование при маркировке опухолей для высокоточной лучевой терапии. Изобретённый метод также позволил бы запустить в эксплуатацию полностью автоматизированную хирургическую робототехнику или создавать приложения дополненной реальности.
Тянь Цю объяснил, что SMOL требует сравнительно простого технического оборудования. Благодаря размерам миллиметрового масштаба изобретение можно интегрировать во многие существующие инструменты. Кроме того, есть потенциал для дальнейшей миниатюризации.
До сих пор подходящая технология не существовала. Учёные из Немецкого центра исследований рака (DKFZ) описали подходящий способ передавать сигналы, который может значительно улучшить возможности медицины.
Идея в том, что нанороботы, то есть устройства микроскопических размеров, будут самостоятельно перемещаться в организме пациента, чтобы доставлять в нужные места лекарства, получать данные о тканях или выполнять хирургические процедуры. Созданные в DKFZ нанороботы с магнитным приводом способны перемещаются по мышцам, стекловидному телу глаза или внутри кровеносных сосудов.
Однако нанороботам не хватало систем для отслеживания и контроля за ними внутри тела. Традиционные методы визуализации подходили лишь отчасти. Магнитно-резонансная томография (МРТ) не вполне подходила, так как делать её часто и подолгу не рекомендуется. Компьютерная томография (КТ) связана с радиационным воздействием. А сильное рассеяние звуковых волн ограничивает и возможности ультразвукового исследования (УЗИ).
Исследователи под руководством Тянь Цю из DKFZ нашли решение проблемы. Созданное ими крошечное устройство основано на магнитном генераторе, то есть механически колеблющемся магните, расположенном в корпусе миллиметрового размера. Внешнее магнитное поле может вызывать механическую вибрацию магнита. Когда колебания стихают, сигнал регистрируют магнитные датчики. Основной принцип сравним с ядерным магнитным резонансом в МРТ. Исследователи назвали свой метод «Мелкомасштабной магнитоколебательной локализацией» (SMOL).
SMOL позволяет определять положение и ориентацию небольшого устройства на расстоянии более 10 см с точностью менее 1 мм и в режиме реального времени. В отличие от методов отслеживания, основанных на статических магнитах, SMOL позволяет обнаруживать движения в шести степенях свободы (направлениях) и со значительно более высоким качеством сигнала.
Работа беспроводного устройства основана на очень слабых магнитных полях, а потому оно безопасно для организма. А ещё оно совместимо со многими традиционными устройствами и методами визуализации.
У метода SMOL может быть несколько применений. Мы уже интегрировали систему в миниатюрных роботов и инструменты для наименее травмирующей хирургии
— Феликс Фишер, первый автор научной работы.
— Феликс Фишер, первый автор научной работы.
Также возможно сочетание SMOL с капсульными эндоскопами или использование при маркировке опухолей для высокоточной лучевой терапии. Изобретённый метод также позволил бы запустить в эксплуатацию полностью автоматизированную хирургическую робототехнику или создавать приложения дополненной реальности.
Тянь Цю объяснил, что SMOL требует сравнительно простого технического оборудования. Благодаря размерам миллиметрового масштаба изобретение можно интегрировать во многие существующие инструменты. Кроме того, есть потенциал для дальнейшей миниатюризации.
- Дмитрий Ладыгин
- nature.com
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Таинственная «дверь» обнаружена в Антарктиде
Теория заговора против официальной науки: кто окажется прав?...
15 000 американских городов станут призраками в ближайшие десятилетия
Ученые уверены, что «там просто некому будет жить»....
Не по вкусу: комары пьют кровь не у всех подряд
Полезно понимать для защиты от опасных насекомых....
НЛО управляют армией беспилотников, которые следят за военными базами США
Загадочные дроны буквально терроризируют американских военных летчиков....
Странный случай: укус змеи подействовал на австралийца спустя 15 часов
Только 10% укушенных на самом деле получают дозу яда....
Собаки поднялись на новую ступень эволюции
Третья стадия одомашнивания — что это значит?...
20 млн жителей США могут остаться без воды
Великие озера поразила небывалая засуха....
Первые оседлые люди в Европе: в Сербии обнаружили дом возрастом 8000 лет
Обгорелое жилище перевернуло представления о ранних поселенцах....
Вспененный гель быстро останавливает кровотечение и снижает риск заражения
Учёные изобрели спасающую жизнь «повязку»....
Кошки могут понимать многие слова
Но для экспериментов голос хозяина произносил бессмыслицу....
Google срочно переходит на атомную энергию
АЭС опасны, но у Америки просто нет выхода....
Первая частная космическая станция появится на орбите в 2025 году
Комплекс, созданный с учетом проблем астронавтов, потянул на миллиард долларов....
Американские ученые отрицают ускорение глобального потепления
Формально, так и есть, но это ещё не всё....
Окаменелости в Индии рассказали о самом раннем случае разделки слонов людьми
Это произошло не менее 300 тысяч лет назад....
Детекторы ИИ ложно обвинили студентов в плагиате
Ничто не ново на всё 100%....
Режиссер фильма «Я, робот» утверждает, что Илон Маск крадет его идеи
Смех смехом, но новые проекты Маска удивительно похожи на кадры из фильма....