新しい方法はマイクロロボットと手術(shù)器具に體內(nèi)の正確な位置決めを?qū)g現(xiàn)させる

 

発売日：[2024/5/12]
 

將來の醫(yī)學(xué)では、マイクロロボットは組織內(nèi)を獨(dú)立してナビゲートし、醫(yī)療機(jī)器は手術(shù)中に體內(nèi)での位置を指示する。両方とも、醫(yī)師がデバイスを正確かつリアルタイムに位置決めし、制御することができることを要求しています。

今のところ、適切な方法はありません。ドイツがん研究センター（DKFZ）の科學(xué)者は現(xiàn)在、発振磁石に基づく信號送信方法を記述しており、このような醫(yī)療応用を大幅に改善することができる。

この研究は『npj Robotics』誌に発表された。

最近までSF小説のように聞こえたものは、體內(nèi)を獨(dú)立して移動(dòng)するナノロボットが薬を輸送したり、組織で測定したり、外科手術(shù)を行ったりすることが期待されているという開発に大きな進(jìn)展を遂げている。筋肉、目の硝子體、または血管系を介してナビゲーションできる磁気駆動(dòng)ナノロボットが開発されている。

しかし、體の奧でのロボットの動(dòng)きをリアルタイムで追跡し、制御する複雑なシステムが欠けている。従來のイメージング技術(shù)は限られた範(fàn)囲にしか適用されていない。磁気共鳴イメージング（MRI）の時(shí)間分解能は有限であり、コンピュータ斷層スキャン（CT）は放射曝露と関係があり、音波の強(qiáng)い散亂は超音波の局所分解能を制限する。

マイクロロボットと手術(shù)器具の體內(nèi)での正確な位置付けはSMOLを生物醫(yī)學(xué)応用に統(tǒng)合する。畫像の出所：npj Robotics（2024）。DOI：10.1038/s44182-024-00008-x
ドレスデンのDKFZ工場から來たTian Qiuリーダーのチームは今、この問題を解決するための新しい方法を発明した。彼らが開発したマイクロデバイスは、磁気発振器（すなわち、ミリメータサイズの筐體內(nèi)にある機(jī)械的発振磁石）に基づいている。外部磁場は磁石を機(jī)械的振動(dòng)に勵(lì)起することができる。

振動(dòng)が再び弱まると、磁気センサで信號を記録することができる。その基本原理はMRIにおける核磁気共鳴に似ている。研究者はこの方法を「小規(guī)模磁気発振定位」（SMOL）と呼ぶ。

SMOLにより、長距離（10 cm以上）、非常に正確（1 mm未満）、およびリアルタイムで小型デバイスの位置と方向を決定することができます。靜止磁石に基づく追跡方法と比較して、SMOLはすべての6自由度の動(dòng)きを検出することができ、信號品質(zhì)が大幅に向上した。

デバイスは弱い磁場に基づいているため、身體に無害でワイヤレスであり、多くの従來のデバイスやイメージング技術(shù)と互換性があります。
マイクロロボットと手術(shù)器具の體內(nèi)での正確なSMOL定位方法の概要。畫像の出所：npj Robotics（2024）。DOI：10.1038/s44182-024-00008-x
「SMOLアプローチには多くの可能性のある応用がある」と、現(xiàn)在の出版物の第1著者であるFelix Fischer氏は言う。「私たちはこのシステムをマイクロロボットと微小侵襲手術(shù)器具に統(tǒng)合しました。

「カプセル內(nèi)視鏡や腫瘍組織マーカーと組み合わせて非常に正確な放射線治療を行うことは想像できます。私たちの方法は、全自動(dòng)手術(shù)ロボットや拡張現(xiàn)実応用に決定的な利點(diǎn)を提供することもできます」。

「SMOLには比較的簡単な技術(shù)設(shè)備しか必要ありません。発振器はミリメータの範(fàn)囲內(nèi)にあるため、多くの既存の機(jī)器に統(tǒng)合でき、さらに小型化する可能性があります。正確な空間と時(shí)間分解能のため、私たちの技術(shù)は將來の多くの醫(yī)療プログラムを大幅に推進(jìn)する可能性があります」と、現(xiàn)在出版物のベテラン著者である邱評氏は論じる。