חדשנות: קפסולות רובוטיות רפואיות זעירות זוחלות בתוך הגוף

ההתפתחויות האחרונות ברובוטיקה מסייעות למנתחים. מערכות מיקרו רובוטיות, שמסייעות ברפואה, כוללות רובוטים מתוחכמים כמו קפסולות ומיקרו-רובוטים בצורת לטאות המסוגלים לזחול דרך המעיים. בולעים קפסולות ומיקורו רובוטים אלה בחתיכות והם מתפרקים מעצמם בתוך הגוף. המגזין הבריטי ניו סייאנטיסט יצא בפרויקט לחקר מערכות המיקרו רובוטיקה בעולם הניתוחים. שימו לב לא מדובר בננו-רובוטיקה. אחד הפיתוחים החשובים בתחום הוא פיתוח ישראלי מהטכניון והמרכז האוניברסיטאי באריאל והוא יתואר בסוף בהרחבה.

 

מכשיר ראשון: קפסולת המצלמה הזוחלת.

 

גלולת המצלמה הזוחלת היא באורך של 25 מילימטר בלבד. המכשיר מתוכנן לזחול לאורך מערכת העיכול של החולה ולצפות בכולה בעת מסעו דרכה. מפתחים עתה גרסאות מתוחכמות יותר של המכשיר שמסוגלות בנוסף לקחת דגימות וגם לשחרר בדרך תרופות. 

הגלולה נדחפת על ידי פעולת השרירים הרגילה של המעיים. באמצעות “רגליים” קפיציות הרובוט נושא עמו מצלמה והוא יכול לספק אלטרנטיבה לאנדוסקופיה המסורתית. הרובוט יכול לשמש כדי לבדוק את הפנים של הושט והגרון, הקיבה והתריסריון במטרה לגלות נזק או לא עלינו אולקוס.  

הרובוט פותח באוניברסיטת Scuola Superiore Sant’Anna אשר בפיזה, איטליה:

 

 

מכשיר שני: קפסולת המצלמה השוחה.

אבל ראוי להבדיל כאן בין מיקרו רובוט זוחל למיקרו רובוט שוחה. המיקרו רובוט הזוחל תופש את הדפנות הפנימיות של האיבר או הכלי שבתוכו הוא זוחל. ולכן מיקרו רובוט זה מתאים יותר כאשר מדובר בזרימה. הוא יכול לפחות תיאורטית לסבול זרימות דם מסיביות כאשר הוא נמצא בכלי דם. אבל לשימושים גסטרואינטסטינליים הוא פחות יעיל. ולכן צריך לחשוב על גלולה שהיא שוחה על ידי תנועת המעיים בלבד, משהו שנדחף לבד על ידי תנועת שרירים טבעית. כלומר, מחפשים אחר מערכת שתהיה טובה למערכת הקיבה והמעיים. הגלולה השוחה הזו היא גם כן בגודל של בערך 20 מילימטר והיא מונעת כמו מעין מסוק זעיר על ידי מדחפים מאחור. גלולת המצלמה הזעירה מתוכננת לחקור את מערכת העיכול האנושית. לאחר שבולעים אותה בפה בדיוק כמו כל גלולה אחרת, היא פשוט “שוחה” לה כדי לבחון את האזור שאותו רוצים לבדוק. גם את המכשיר הזה תכננה אותה חברה בפיזה אשר באיטליה.

 

 

Surgery just got smaller (Image: CP Canadian Press/The Canadian Press/Press Association Images) 

 

קפסולת מצלמת הוידאו השוחה מיוקנעם.

 

מפעל Given Imaging הוקם בשנת 1998 בפארק התעשייה ביקנעם. ב-2001 המפעל החל לייצר את הגלולה שקרויה  PillCam – גלולה אנדוסקופית שוחה מצלמת שבתוכה יש מצלמת וידאו זעירה. הגלולה מכילה מצלמת וידאו ומשדר. הגלולה היא גלולה פלסטית חלקה וזעירה שמכילה מקור אור בקצה אחד שלה, בטריות ומשדר רדיו פלוס אנטנה. לאחר שבולעים אותה, היא מסוגלת לשדר בערך חמישים אלף תמונות בזמן אמת על פני זמן של שמונה שעות (בערך שתי תמונות לדקה) לחגורת מקלט שאותה לובש החולה סביב המותניים, ואז הרופא יכול להוריד את התמונות לתחנת עבודה ולצפות בתמונות האלה על גבי צג מחשב. בולעים את הגלולה כאילו היא גלולת תרופה רגילה לכל דבר. ואחר כך היא שוחה בגוף ומצלמת את מעברה במערכת העיכול. במהלך המסלול שלה בתוך מערכת העיכול, המצלמה הזעירה משדרת את המידע למחשב. הגלולה כך מסייעת לאבחן בצורה בלתי פולשנית את מחלת הצליאק, מחלת הקרוהן, הפרעות אי ספיגה וגידולים ממאירים ושפירים במעי הדק. וגם מחקר חדש מעכשיו מראה שהגלולה יכולה ממש להציל חיים במקרה של דימום של הקיבה והמעיים העליונים. היא גם יכול לגלות ליקויים וסקולאריים, פגיעות מעיים, ומגוון הפרעות בילדים שהן לרוב בלתי ניתנות לגילוי במהלכים אחרים.

 

הגודל של המכשירים האלה הוא בערך 20 מילימטרים.

 

מכשיר שלישי: דיאגנוזה במרחק ובדיקה ממרחק.

רופא מתייעץ עם אחות. רגע איפה הרופא? האם זה הרובוט? לא ולא. הרופא מתייעץ עם האחות המרוחקת באמצעות רובוט בשם אר-פי 7 בשלט רחוק, כאשר הרופא מופיע במסך. ממש מדע בדיוני. הרובוט מספק מצלמה ומסך, כך שגם החולה וגם הרופא המרוחקים זה מזה יוכלו לדבר – והפלא ופלא הרובוט גם מחבר ביניהם באמצעות ה”טלפון”. המה?… הסטטוסקופ כמובן…. הרובוט מחובר לסטטוסקופים, לאוטוסקופים (המכשיר שבאמצעותו בודקים את האוזניים) ולסורקי אולטראסאונד. זה מאפשר לרופא במרחקים לחוש עד כמה שניתן במציאות את החולה (הכרחי ממש בעידן שפעת החזירים).

 

 

רובוט ה-Virtobot משלב הדמיה תלת ממדית של פני משטח הגוף עם CT של האיברים הפנימיים. התוצאה טובה לביופסיה לשם לקיחת דוגמית מרקמה, כאשר לא מחוררים את הגוף וגם לנתיחה אחרי המוות.

 

Getting under the skin, virtually (Image: University of Bern)

 

מכשיר רביעי. מכונת שרירים.

 

סופרמן כבר כאן. כלומר ריי-מן הוא אב-טיפוס של סניטר סופרמן מבית חולים שפותח על ידי חברת:

 RIKEN Bio-Mimetic Control Research Center.

נחשו איפה? כמובן ביפן, בעיר ששמה נגויה. לסניטר הרובוט יש חיישנים שמעניקים לו מגע רך בידיו וטורסו שמאפשר לו להרים את החולה בעדינות. אל דאגה, לא לפחד. הוא מיועד להחליף את המטפלים באנשים מבוגרים.

 

 

מכשיר חמישי. קפסולת מיקרו רובוט לבליעה שבונה את עצמו בגוף כמו לגו.

את הרובוט ARESAssembling Reconfigurable Endoluminal Surgical System ניתן לבלוע בגלולה או להחדיר בגלולה דרך פתחים טבעיים. הרובוט מתחיל לבנות את עצמו בתוך הגוף (לגו?…).

המטרה היא לאפשר ניתוח בעל מינימום חיתוכים. החולה בולע עד 15 רכיבים המסוגלים לנוע לאזורים הנגועים בתוך הגוף. ברגע שהם מגיעים ליעד, רכיבי הרובוט מתחילים להרכיב את עצמם לאיזה צורה שזקוקים לה לרכיב גדול יותר – בהתאם לניתוח הנדון – הרכיב מסוגל לשאת רכיבי ניתוח. ברגע שהרכיב מורכב הניתוח מתקדם בצורה מדויקת מאוד.

פותח באוניברסיטת:  Scuola Superiore Sant’Anna מפיזה באיטליה.

 

 

מכשיר שישי. קולונסקופיה רובוטית

הקולונסקופ הרובוטי הביתי משתמש בסדרת תופסנים ומגדילים כדי למתוח את עצמו לאורך המעי, במקום שיעמוד רופא וידחוף אותו כמו שעושים היום עם הקולונסקופ המסורתי. המכשיר לכן מפעיל פחות לחץ על דפנות המעי, וכך אנחנו החולים חשים פחות אי נוחות. תנועת הרובוט היא בהשראת הזחל של העש.

 

מכשיר שביעי. המיקרו רובוט הנוחת על הלב.

זה נשמע כמו עוד אחד הרובוטים שנוחתים על מאדים. אבל זה לא. קרוב, נוחת על הלב האדום…

הרובוט באורך 29 מילימטרים, שאותו מפתחים לניתוחי לב, הוא בעל איברי יניקה מתחתיו שמאפשרים לו להתקדם באיטיות כמו זחל. המנתח מביט על הרכיב באמצעות מסך וידאו (שעובד על קרני x) או באמצעות גשש מגנטי. ואיך המנתח שולט ברובוט? בדיוק כמו שהבן שלכם שולט במשחקי מחשב: באמצעות ג’ויסטיק. לחילופין הרובוט גם יודע לנווט את עצמו לבד לנקודה שאותה בחר לו המנתח.

רובוט שפועל על הלב הוא אתגר לא קטן. יש לעצור את הלב והחולה מחובר למכונת לב ריאה. הגישה החדשה היא לבצע ניתוח “חור מנעול” על הלב הפועם. בכל זאת מבוצעים מספר חתכים והריאה השמאלית עוברת דפלציה חלקית כדי לאפשר גישה לניתוח בהרדמה מלאה. רובוט ה-HeartLander מתוכנן בצורה כזו, שניתן יהיה להעבירו ללב באמצעות חתך חור מנעול, ומשם הוא יזחל לנקודה הנכונה. אין צורך לעצור את הלב ואין צורך בדפלציה של הריאה השמאלית. וכך החולה יכול לנשום בצורה טבעית ב…הרדמה מקומית. הצוות המפתח מאוניברסיטת קרנגי מלון בפיטסבורג טוען, שניתוחי לב מסוימים ייהפו לפרוצדורה של אשפוז אמבולטורי. זה באמת כבר עידן העתיד.

HeartLander Illustration

מכשיר שמיני. פיתוח ישראלי מהטכניון ומאריאל.

ה-ViRob מיקרו-רובוט זוחל באורך של 5 מילימטרים ובקוטר של מילימטר אחד! הוא בעל 16 רגליים רוטטות. הרובוט מופעל חיצונית על ידי אלקטרומגנט סמוך, שהשדה שלו רוטט בערך 100 פעמים לדקה. השדה האלקטרומגנטי הרוטט גורם לרגליים להקיש קלות הלוך ושוב, כאשר מהירות הרגליים נקבעת על ידי התדירויות המשתנות: הרגליים מימין ומשמאל של הרובוט מגיבות לתדירויות שונות, ולכן ניתן לגרות את הרובוט על ידי כוונון התדירות.

ראשית המיקרו רובוט הוא משלנו. שנית, הכריזו עליו כבר לפני שנתיים ומדברים עליו ומפתחים אותו כל הזמן. הקבוצה היא של פרופ’ משה שוהם מהמעבדה לרובוטיקה רפואית בטכניון בחיפה בשיתוף עם חוקרים מהמרכז האוניברסיטאי באריאל. וכל זאת, כדי לפתח מיקרו רובוט שידע לקחת דגימות רקמות בתוך הגוף, מיקרו רובוט לתמסורת תרופות למחלת הסרטן וכדי שיעביר מצלמה למקומות מרוחקים בגוף שלא ניתן להגיע אליהם, כמו למשל עמוק בתוככי הריאות. גודלה של המצלמה הוא עניין של פיתוח: ישנם מודלים של מצלמות זעירות בקוטר של 1.5 מילימטרים. אבל דעו לכם שכל שנה, ולמעשה עד שתספיקו לקרוא את סוף השורה הזו ממש, המצלמות כבר יקטנו בעוד פקטור אחד…

היישום הראשון של המכשיר יכול להיות בחולים שלוקים בהידרוצפאלוס. כלומר, חולים שיש להם בעיה של ניקוז נוזלים במוח. המכשיר מסוגל להסיט ולנקז את עודף הנוזלים. ניתן להשתיל שאנט שמנקה את עצמו על ידי זה שמתקינים מיקרו רובוט ViRoB קבוע בפנים. בערך פעם בחודש הוא יתופעל לשלוח רכיב שינקב מעלה ומטה את השאנט, וחולים יוכלו לעשות זאת בבית.  

לקבוצה של שוהם יש בנוסף רובוט בגודל של פחית שתיה, שהוא כבר ממוסחר על ידי חברת מזור, והוא מסוגל לחבר שתי חוליות יחד בניתוחי עמוד שדרה. הרובוט קרוי SpineAssist והוא מתהדק על חתך חור מנעול בעמוד השדרה, ודרכו הוא מגלה בעצמו את הנקודה הנכונה על החוליה כדי להבריגה:

בעוד שהמיקרו-רובוט ה-ViRob מסוגל לזחול דרך צינורות או על פני משטחים, הוא אינו מסוגל לשחות. ולכן הקבוצה מהטכניון תכננו רכיב אחר, מיקרו רובוט שוחה שקרוי SwiMicRob. הרובוט הזה הוא מעט גדול יותר מה-ViRob ואורכו עשרה מילימטרים וקוטרו 3 מילימטרים. הוא מופעל על ידי מנוע שמצוי בתוכו והרכיב הוא בעל שני זנבות שמסתובבים כמו מעין פלג’לה של בקטריה (או של תא זרע אם תרצו). מיקרו רובוט זה יכול לשחות בתוך חללים מלאים בנוזל כמו למשל בתוך עמוד השדרה, אבל הוא בשלבי פיתוח ראשוניים.

רובוט ה-ViRob של מעבדת הרובוטיקה הרפואית בטכניון ואריאל: הוא מסוגל לזחול בתוך הגוף באמצעות רגליו הרוטטות. ניתן להשתמש בו לתמסורת תרופות או להעברת רכיבים רפואיים לאזורים מסוימים בתוך הגוף.  

 

ViRob crawls along inside the body using its vibrating legs.  It could be used to deliver drugs or medical devices to specific sites.

 

“Dr. Robot Will See you NOW” – The Impending Sci-fi Future of Surgery

 

<a href="http://www.exego.net/admin/

 

ביוני השנה ה-ViRoB מוצג ב-CNN:

 

<a href="http://www.exego.net/admin/

Advertisements

0 thoughts on “חדשנות: קפסולות רובוטיות רפואיות זעירות זוחלות בתוך הגוף

  1. גם אותי זה הדהים כאשר שמעתי על זה בפעם הראשונה.
    והישראלים כרגיל תמיד מעורבים בכל טכנולוגיה הכי חדישה.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s