Αρχική Νέα Εκπαίδευση - Επιστήμη «Ταξίδι» στις αρτηρίες με μικρορομπότ – χειρουργούς, του Τάσου Σαραντή

«Ταξίδι» στις αρτηρίες με μικρορομπότ – χειρουργούς, του Τάσου Σαραντή

10

Το πιο μικροσκοπικό ρομπότ στον κόσμο, με μέγεθος διπλάσιο μιας ανθρώπινης τρίχας, κατασκευάζεται από διεθνή ομάδα επιστημόνων προκειμένου να αξιοποιηθεί στην Ιατρική.


Πρόκειται για μικρορομπότ που θα μπορεί να εισχωρήσει μέσα στις ανθρώπινες αρτηρίες και να κολυμπήσει μέσα σ’ αυτές, καθώς και στο πεπτικό σύστημα, έτσι ώστε να μεταφέρει φάρμακα αλλά και να πραγματοποιεί λεπτές χειρουργικές επεμβάσεις.


Οι επιστήμονες σχεδιάζουν αυτή τη συσκευή ώστε να μπορεί να μεταδίδει εικόνες και να μεταφέρει μικροσκοπικές ποσότητες φορτίων σε διάφορα μέρη του σώματος που σήμερα είναι απρόσιτα με τη συμβατική τεχνολογία των καθετήρων. Είναι η πρώτη φορά που οι επιστήμονες βρίσκονται κοντά στην κατασκευή ενός τέτοιου μικρορομπότ, παρόλο που ανάλογες προσπάθειες έχουν εξαγγελθεί την τελευταία δεκαετία, αλλά μέχρι σήμερα έχουν στεφθεί με αποτυχία.


Ο Τζέιμς Φρεντ, από το Ερευνητικό εργαστήριο Μικρο-Νανοφυσικής του πανεπιστημίου Monash της Αυστραλίας, επικεφαλής της επιστημονικής ομάδας, αναφέρει ότι θα είναι δυνατή και η διεξαγωγή μικροχειρουργικών επεμβάσεων και ότι η συσκευή θα βοηθήσει στη μείωση των κινδύνων που σχετίζονται με τις λεπτές χειρουργικές επεμβάσεις.


Χρηματοδοτούμενη από το Αυστραλιανό Συμβούλιο Έρευνας, η ομάδα του Φρεντ κατασκευάζει διάφορες εκδόσεις αυτής της συσκευής, ενώ η τελική ολοκληρωμένη έκδοση αναμένεται το αργότερο έως το 2009. Σύμφωνα με τους ερευνητές, οι καρδιοπαθείς και οι ασθενείς που πάσχουν από αγγειακές παθήσεις θα είναι οι πρώτοι που θα επωφεληθούν από τη νέα τεχνολογία.


Το μικροσκοπικό ρομπότ, αρκετά μικρό για να διεισδύσει στην καρδιά και σε άλλα όργανα, θα εισάγεται μέσω μιας σύριγγας. Κατευθυνόμενο με τηλεχειριστήριο, θα μπορεί να εισχωρεί σε συγκεκριμένες περιοχές του σώματος και να εκτελεί διάφορες αποστολές.


Στη συνέχεια, θα επιστρέφει στο σημείο εισόδου του, από όπου θα μπορεί να εξαχθεί από τη σύριγγα. Για παράδειγμα, το μικρορομπότ θα μπορεί να παραδίδει ένα ωφέλιμο φορτίο διασταλτικής κόλλας σε ένα σημείο μιας φραγμένης κρανιακής αρτηρίας, μια διαδικασία που σήμερα ενέχει πολλούς κινδύνους επειδή οι οπίσθιες αρτηρίες του ανθρώπινου εγκεφάλου βρίσκονται σε μια περίπλοκη διάταξη στη βάση του κρανίου και έτσι δεν είναι προσιτές, παρά μόνο με εύκαμπτους καθετήρες.


Σήμερα, υπάρχει μεγάλο ρίσκο σε τέτοιου είδους επεμβάσεις, οι οποίες σχεδόν πάντα οδηγούν στον θάνατο τους ασθενείς. Αν και αρκετές ερευνητικές ομάδες έχουν προσπαθήσει, αλλά έχουν αποτύχει να δημιουργήσουν μικρορομπότ που θα ταξιδεύουν μέσα στις αρτηρίες, η συγκεκριμένη ερευνητική ομάδα εκμεταλλεύεται γι πρώτη φορά την τεχνολογία των πιεζοηλεκτρονικών υλικών. Πρόκειται για κρυστάλλους που παράγουν ηλεκτρική τάση όταν ενεργοποιηθούν. Τα πιεζοηλεκτρικά υλικά προκαλούν τη δόνηση κάποιων συμπιεσμένων μικροδομών στο εσωτερικό του μικρορομπότ και, έτσι, επιτυγχάνεται η κίνησή του στο εσωτερικό των αρτηριών.


Η εργαστηριακή ομάδα του Τζέιμς Φρεντ έχει κατασκευάσει και μεγαλύτερα πρότυπα αυτής της συσκευής, στο μέγεθος περίπου ενός κόκκου άμμου. Εντούτοις, ακόμη και η πιο εκλεπτυσμένη συσκευή, όπως αυτό το μικρορομπότ, μπορεί να παρουσιάσει κάποια βλάβη, ενδεχόμενο για το οποίο έχουν προβλέψει οι κατασκευαστές.


Αυτό είναι ένα θέμα για το οποίο πράγματι ανησυχούμε. Γι αυτό τον λόγο, άλλωστε, σχεδιάζουμε να προωθούμε το ρομπότ σε κατεύθυνση αντίθετη της ροής του αίματος, έτσι ώστε εάν παρουσιάσει έλλειψη ενέργειας να επιστρέψει στο σημείου εισόδου. Επιπλέον, για τις πιο επικίνδυνες αποστολές, η συσκευή αυτή θα μπορούσε να συνδεθεί με έναν μικροκαθετήρα, εξηγεί ο Φρεντ. Πρόσφατα, ένα μικρό ρομπότ, σχεδιασμένο να εισάγεται στο ανθρώπινο σώμα μέσα από μια τομή και να πραγματοποιεί επεμβάσεις βαθύτερα μέσα στα όργανα, αναπτύχθηκε από Ιάπωνες ερευνητές.


Το συγκεκριμένο ρομπότ, που θυμίζει σκαθάρι, έχει μήκος δύο εκατοστά και διάμετρο ένα και είναι το αποτέλεσμα τριετούς έρευνας στο Πανεπιστήμιο Ριτσουμέικαν. Ο μίνι χειρουργός είναι εφοδιασμένος με διάφορες ιατρικές συσκευές, όπως μια μικρή κάμερα, αισθητήρες και ένα σύστημα για τη διοχέτευση φαρμάκων.


Μεταδίδει τα δεδομένα μέσω ενός λεπτού καλωδίου, αν και οι ερευνητές προσπαθούν τώρα να το εξοπλίσουν με ασύρματο πομπό.


Ενα παρόμοιο μικρό ρομπότ αναπτύσσεται εν τω μεταξύ και στις Ηνωμένες Πολιτείες για την επιδιόρθωση καρδιακών επιπλοκών, ενώ οι γιατροί σε αρκετές χώρες σε όλο τον κόσμο, ήδη, χρησιμοποιούν μικρές συσκευές που καταπίνονται από τον ασθενή για να φωτογραφίσουν από μέσα το πεπτικό σύστημα.


Σμήνη ρομπότ σε αποστολές


Μέχρι το 2009 αναμένεται η μαζική παραγωγή ευφυών μικροσκοπικών ρομπότ, τα οποία θα έχουν τη δυνατότητα να επικοινωνούν με υπέρυθρα σήματα και να λειτουργούν σαν σμήνος σε πλήθος εφαρμογών.


Η ανάπτυξη ρομπότ που θα μπορούν να λειτουργούν σαν σμήνος και να συνεργάζονται αρμονικά είναι το αντικείμενο του έργου I-SWARM, που υλοποιείται στο πλαίσιο του 6ου Προγράμματος Πλαισίου της Ευρωπαϊκής Ενωσης για την Έρευνα, με προϋπολογισμό 4,4 εκατομμύρια ευρώ.


Στο έργο συνεργάζονται δέκα ευρωπαϊκά ερευνητικά κέντρα από οκτώ κράτη, μεταξύ των οποίων το Εργαστήριο Αυτόματου Ελέγχου του Τμήματος Μηχανολόγων Μηχανικών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου.


Στόχος είναι η μαζική παραγωγή μικρορομπότ, μεγέθους χιλιοστού του μέτρου, και η διαμόρφωση ομάδων που θα περιλαμβάνουν έως και 1.000 ετερογενή ρομπότ. Τα ρομπότ που θα αναπτυχθούν θα διαθέτουν περιορισμένη ενσωματωμένη γνωστική ευφυϊα, ενώ θα διαφοροποιούνται όσον αφορά τους αισθητήρες και την υπολογιστική δύναμη.


Τα σμήνη των ρομπότ αναμένεται να βρουν ποικίλες εφαρμογές, σε τομείς όπως η μικρο-συναρμολόγηση, η βιολογία και η ιατρική. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν, για παράδειγμα, στην επιθεώρηση αγωγών και κινητήρων, καθώς και σε ιατρικές διαγνώσεις και επεμβάσεις στο ανθρώπινο σώμα.

του Τάσου Σαραντή, ΗΜΕΡΗΣΙΑ 17/3/2007