Вместо традиционных эндоскопов: учёные испытали робота-змею для исследования тонкого кишечника

Американские исследователи разработали прототип мягкого робота, который передвигается по тонкому кишечнику подобно змее и способен выполнять диагностические процедуры.

В доклинических испытаниях устройство преодолело около 1,8 метра кишечника за 11 минут, обеспечивая визуализацию, забор образцов тканей и локальную доставку жидкости.

Разработка в перспективе может облегчить диагностику воспалительных заболеваний кишечника, внутренних кровотечений и опухолей.

Робот под названием BIOSENTER создан при участии Бинбина Ина, доцента кафедры биомедицинской инженерии и внутренних болезней Юго-Западного медицинского центра Техасского университета (UT Southwestern). Результаты исследования опубликованы в журнале Science Robotics.

Тонкий кишечник взрослого человека достигает примерно шести метров в длину и образует множество изгибов. Его внутренняя поверхность покрыта слизистой оболочкой, поэтому перемещаться внутри органа и одновременно проводить медицинские манипуляции непросто. Существующие двухбаллонные энтероскопы позволяют обследовать труднодоступные участки, однако требуют специальной подготовки врачей, сложны в управлении и сопряжены с определёнными рисками. Кроме того, процедуры занимают много времени, ограничивая число пациентов, которых можно обследовать за день.

BIOSENTER сочетает гибкий корпус, управляемое движение и специальные структуры, вдохновлённые чешуйчатой кожей змей и японским искусством киригами — созданием объёмных форм путём разрезания и складывания бумаги. Внутри устройства расположены армированные кевларом надувные камеры. При подаче воздуха они позволяют корпусу удлиняться и изгибаться, имитируя движения змеиной мускулатуры.

Головная и хвостовая части робота снабжены полимерными оболочками с мелкими выступами. При расширении они помогают устройству закрепляться на слизистой оболочке и продвигаться вперёд, не прибегая к столь сильному растяжению кишечника, какое требуется традиционным баллонным системам. В центральном канале можно размещать инструменты для визуализации, биопсии и доставки терапевтических веществ.

Сейчас команда совершенствует конструкцию с помощью искусственного интеллекта, стремясь оптимизировать структуру оболочек и улучшить движение робота. В перспективе исследователи рассчитывают разработать системы, способные самостоятельно перемещаться по кишечнику.

Однако до испытаний на людях ещё далеко. Предстоит проверить безопасность устройства на более протяжённых участках, оценить удобство его использования и напрямую сравнить эффективность с существующими методами энтероскопии. Если технология подтвердит свои преимущества, она может упростить обследование тонкого кишечника и расширить доступ пациентов к необходимым процедурам.