Notícia

Pequeno robô com orientação magnética poderá coletar amostras de tecido ou administrar terapias nos pulmões

Divulgação, Universidade de Leeds

Fonte

Universidade de Leeds

Data

segunda-feira, 28 março 2022 19:00

Áreas

Biomecânica. Ciência dos Materiais. Engenharia Biomédica. Medicina. Robótica.

Engenheiros e cientistas abriram caminho para o desenvolvimento de um robô que poderia alcançar alguns dos menores brônquios dos pulmões – para coletar amostras de tecido ou administrar terapia contra o câncer. Conhecido como um robô por tentáculo magnético, ele mede apenas 2 milímetros de diâmetro. Ímãs na parte externa do paciente podem ser usados para guiar o robô tentáculo magnético para seu alvo.

O dispositivo foi desenvolvido por uma equipe de engenheiros, cientistas e clínicos do STORM Lab da Universidade de Leeds, no Reino Unido, pioneiro no uso de sistemas robóticos para auxiliar em procedimentos de endoscopia e cateterismo. Os pesquisadores publicaram suas descobertas na revista científica Soft Robotics.

A prova de conceito que eles desenvolveram foi baseada em testes de laboratório envolvendo uma réplica 3D de uma árvore brônquica modelada a partir de dados anatômicos. A próxima fase da pesquisa investigará a eficácia do dispositivo na navegação de pulmões retirados de um cadáver.

Limites da tecnologia disponível atualmente

Atualmente, os médicos usam um instrumento chamado broncoscópio para realizar um exame dos pulmões e das vias aéreas. O procedimento envolve a passagem de um instrumento flexível semelhante a um tubo, com cerca de 3,5 a 4 milímetros de diâmetro, através do nariz ou da boca e nas passagens brônquicas. Devido ao seu tamanho, o broncoscópio só pode viajar até os níveis superiores da árvore brônquica.

Para exame mais aprofundado, um cateter ou tubo fino – medindo cerca de 2 milímetros de diâmetro – é passado através do broncoscópio, atingindo ramificações menores dos pulmões. Mas os médicos são limitados em como podem mover um broncoscópio, dificultando a navegação do instrumento e do cateter para onde é necessário.

O robô tentáculo magnético, no entanto, foi desenvolvido para ser muito mais manobrável e utiliza um sistema de orientação robótico personalizado para cada procedimento.

O professor Dr. Pietro Valdastri, diretor do STORM Lab, que liderou a pesquisa, disse: “Um robô ou cateter de tentáculo magnético que mede 2 milímetros e cuja forma pode ser controlada magneticamente para se adequar à anatomia da árvore brônquica pode atingir a maioria das áreas do pulmão, e seria uma importante ferramenta clínica na investigação e tratamento de possível câncer de pulmão e outras doenças pulmonares. Nosso sistema usa um sistema autônomo de orientação magnética que dispensa a necessidade de os pacientes serem radiografados enquanto o procedimento é realizado”.

Tecnologia inovadora

Para desenvolver o sistema robótico, a equipe de pesquisa teve que superar dois grandes desafios: em primeiro lugar, eles tiveram que fazer um dispositivo que fosse pequeno, flexível e capaz de navegar pelas curvas da anatomia da árvore brônquica; em segundo lugar, eles precisavam de um sistema autônomo para guiar o robô tentáculo magnético para o alvo, eliminando a necessidade de um médico manobrar manualmente um instrumento, o que geralmente envolve a exposição do paciente a raios-x e pode ser tecnicamente desafiador para equipe médica.

Robô pequeno e flexível

Para reduzir o tamanho do robô, mantendo a controlabilidade do movimento, os pesquisadores o fabricaram a partir de uma série de segmentos cilíndricos interligados, cada um com 2 milímetros de diâmetro e cerca de 80 milímetros de comprimento. Os segmentos foram feitos de um material elastomérico macio semelhante à borracha, que havia sido impregnado com minúsculas partículas magnéticas.

Devido à presença das partículas magnéticas, os segmentos interligados podem mover-se de forma um tanto independente sob o efeito de um campo magnético externo. O resultado é um robô de tentáculo magnético que é altamente flexível, capaz de mudar de forma e pequeno o suficiente para evitar ficar preso nas estruturas anatômicas nos pulmões.

Sistema de orientação

Ímãs montados em braços robóticos na parte externa do paciente são usados para guiar o dispositivo em um processo que seria feito sob medida para cada procedimento. A rota pela árvore brônquica deve ser planejada a partir de exames dos pulmões de um paciente e programado no sistema robótico. À medida que os ímãs fora do paciente se movem, eles desenvolvem forças nas partículas magnéticas nos segmentos do cateter, fazendo com que eles mudem de forma ou direção – permitindo que o robô seja manobrado pelos pulmões e para um local de uma lesão suspeita.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade de Leeds (em inglês).

Fonte: Universidade de Leeds. Imagem: modelo de parte de uma árvore brônquica humana ao lado de um segmento do robô. Fonte: Divulgação, Universidade de Leeds.

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