Магнитные пинцеты: как сделать роботизированную хирургию безопаснее и точнее с помощью тактильной связи

Исследователи из SMU и Университета Джорджа Вашингтона создали устройство, которое позволяет врачу дистанционно и неинвазивно проводить высокоточные медицинские процедуры с помощью микроробота.

Как работает система?

Система «магнитных пинцетов» позволяет оператору точно манипулировать микророботами в жидкой среде с помощью магнитных полей, даже на больших расстояниях. Устройство обеспечивает обратную связь в реальном времени через хаптическое устройство (похожее на джойстик), позволяя оператору чувствовать силы, действующие на микророботов при их движении или взаимодействии с окружением.

Ключевые преимущества и применение:

• Безопасность и точность: Поскольку микророботы управляются внешними магнитными полями, не требуется инвазивных инструментов. Это позволяет доставлять лечение точно в нужное место, снижая риски для окружающих здоровых тканей.
• «Человек в контуре»: Технология открывает путь к процедурам с участием человека, что обеспечивает более безопасное взаимодействие при сохранении высокой точности для деликатных операций, таких как целевая доставка лекарств или биопсия.
• Дистанционное управление: Магнитные поля могут воздействовать на микророботов на расстоянии более 1300 миль, что делает возможными удалённые медицинские процедуры.

Техническая реализация:

1. Магнитные поля создаются с помощью специальной катушки и управляют движением микророботов из магнитных материалов.
2. Движение микророботов отслеживается с помощью обработки изображений.
3. На основе этих данных система воссоздаёт среду в 3D, вычисляет действующие силы и передаёт их оператору через хаптическое устройство.
4. Для обеспечения стабильности и плавности движений система использует Time Domain Passivity Control для непрерывного анализа и управления потоком энергии.

Цитата исследователя:

«Система позволяет операторам принимать решения в реальном времени на основе того, что они чувствуют и видят, повышая точность и контроль», — отметил МинДжун Ким, профессор SMU и один из создателей устройства.

Исследование о системе было опубликовано в журнале Nanotechnology and Precision Engineering.