تطور علمي.. روبوت يخترق أنابيب الرئة ويأخذ عينات من الأنسجة!

أظهرت دراسة جديدة أن التوصل إلى تطوير "روبوت مغناطيسي" عجيب يمكنه المرور إلى أنابيب الشعب الهوائية الضيقة للرئتين لأخذ عينات من الأنسجة يمكن أن يساعد في إنقاذ الأرواح.

اللوامس المغناطيسية

ابتكر الخبراء في جامعة ليدز جهازا روبوتيا يسمى 'tentacle'، أي "اللامسة"، ويتكون من مغناطيسات خارجية و"مجسات"، عبارة عن أنبوب بوليمر رفيع يحتوي على جزيئات معدنية. يبلغ قطر الروبوت المرن للغاية 2 مليمتر، أي ضعف حجم طرف قلم الحبر.

روبوت مغناطيسي يمكنه الوصول إلى الرئتين لأخذ عينات منها

يتم إدخال الروبوت متناهي الصغر ببطء في فم أو أنف المريض أثناء وجوده تحت التخدير العام. يتم التحكم في حركة الروبوت بواسطة المغناطيسات الخارجية، ويمكن أن يتوغل في الرئتين حتى يصل إلى بعض من أصغر أنابيب الشعب الهوائية، لأخذ عينات الأنسجة أو لضخ موضعي لعلاج للسرطان.

أمراض الرئة

نشر بروفيسور بيترو فالداستري، الباحث الرئيسي في الدراسة، مفهوم التجربة العلمية في ورقة بحثية في دورية Soft Robotics، موضحًا أن فريقه البحثي يتوقع بدء توافر تقنية "اللامسة المغناطيسية" خلال بضع سنوات في المستشفيات. قال بروفيسور فالداستري: "يمكن أن يتوغل الروبوت أو القسطرة ذات اللوامس المغناطيسية، التي يمكن التحكم في شكلها مغناطيسيًا لتتوافق مع تشريح شجرة الشعب الهوائية، إلى معظم مناطق الرئة" مشيرًا إلى أن الروبوت المبتكر "[سيكون] أداة سريرية مهمة في التشخيص وأخذ العينات وعلاج سرطان الرئة المُحتمل وأمراض الرئة الأخرى".

مرن ومتناهي الصغر

صمم الباحثون الروبوت من سلسلة من المقاطع الأسطوانية المترابطة، يبلغ قطر كل منها 0.07 بوصة وطولها حوالي 3 بوصات، باستخدام مرنة ناعمة أو مادة شبيهة بالمطاط ومشبعة بجزيئات مغناطيسية صغيرة. وروعي في التصميم أن يتمكن الروبوت من الانعطاف فجأة يمينًا ويسارًا دون التأثير السلبي على الهياكل التشريحية في الرئتين.

منظار القصبات

يستخدم الأطباء حاليًا أداة تسمى منظار القصبات لإجراء فحص للرئتين والممرات الهوائية، إذ يتم تمرير أداة مرنة تشبه الأنبوب، يبلغ قطرها حوالي 0.13 إلى 0.15 بوصة، عبر الأنف أو الفم إلى الممرات الهوائية. ولا يسمح حجم وقياسات منظار القصبات إلا بالوصول إلى المستويات العليا من شجرة الشعب الهوائية فقط.

وللتعمق أكثر في الرئتين، يتم تمرير قسطرة أو أنبوب دقيق عبر منظار القصبات ثم إلى الأنابيب الأصغر في الرئتين. ولكن توجد قيود على كيفية تحريك منظار القصبات، مما يجعل من الصعب توجيه الأداة والقسطرة إلى المكان المطلوب.

توجيه آلي

أما في حالة الروبوت الجديد ذي المجسات المغناطيسية فإنه يتم استخدام "نظام توجيه آلي" مخصص لكل مريض وإجراء، مما يلغي الحاجة إلى الأشعة السينية أثناء الجراحة. ويتم تخطيط المسار عبر شجرة الشعب الهوائية من عمليات المسح السابقة للعمليات الجراحية لرئتي المريض والمبرمجة في النظام الآلي.

عندما تتحرك المغناطيسات الموجودة خارج جسم المريض، فإنها تطور قوى على الجزيئات المغناطيسية في أجزاء القسطرة، مما يتسبب في تغيير شكلها أو اتجاهها - مما يمكّن الروبوت من التحرك عبر الرئتين إلى موقع العيب المشتبه به.

نتائج علاجية أفضل

وبمجرد الوصول إلى الموقع المستهدف، يتم استخدام الروبوت لأخذ عينة من الأنسجة أو حقن العلاج، مما قد يؤدي في نهاية المطاف إلى نتائج علاج أفضل. اعتمد إثبات المفهوم على الاختبارات المعملية التي تنطوي على نسخة طبق الأصل ثلاثية الأبعاد لشجرة الشعب الهوائية على غرار البيانات التشريحية. ومن المقرر أن تبحث المرحلة التالية من البحث في فعالية الجهاز في التنقل بين رئتي شخص متوفى.