De bronchiën worden magnetisch gecontroleerd

Dun en slim gecontroleerd: onderzoekers hebben een sondesysteem ontwikkeld dat de delicate vertakkingen van de longen kan binnendringen. De “tentakel” is slechts twee millimeter breed en wordt automatisch van buitenaf bestuurd door magnetische krachten die afkomstig zijn van de bewegende robotarmen. Wetenschappers zeggen dat het systeem, dat nu verder wordt getest, het mogelijk zou kunnen maken om diepere delen van de longen te bereiken dan voorheen om weefselmonsters te nemen of behandelingen uit te voeren.

Endoscopen en katheters, en sensorsystemen die van buitenaf in het lichaam worden ingebracht, hebben de afgelopen decennia de mogelijkheden voor het diagnosticeren en behandelen van verschillende ziekten enorm vergroot. In het geval van de longen wordt de huidige procedure bronchoscopie genoemd. Een flexibel, buisvormig instrument met een diameter van ongeveer 3,5 tot 4 millimeter wordt door de neus of mond in de bronchus van een onder narcose gebrachte patiënt ingebracht. Vanwege zijn grootte kan de bronchoscoop echter alleen de bovenste niveaus van de bronchiale boom binnendringen. Om dieper te gaan, wordt een katheter of fijne buis door de bronchoscoop ingebracht en uiteindelijk in de kleine buisjes van de longen.

Richt u op fijnere gebieden

Deze sensoren zijn slechts ongeveer 2 millimeter in diameter. Maar met eerdere handmatige controletechnieken kon het slechts in beperkte mate via het vertakkende bronchiale systeem worden geleid, wat betekent dat sommige gebieden nog steeds ontoegankelijk waren. Bovendien zijn tijdens de procedure vaak röntgenonderzoeken vereist, wat een andere technische uitdaging kan zijn voor medisch personeel. Er is dus potentieel om de katheter- en endoscopische technologie te verbeteren. Wetenschappers onder leiding van Pietro Valdastri van de Universiteit van Leeds wijden zich aan dit onderzoeksgebied. Ze werken met name aan het ontwikkelen van systemen die wendbaarder, nauwkeuriger, beter beheersbaar zijn en minder inspanning vergen.

Zo ontstond het concept van katheters, die ze “magnetische sondes” noemen. Deze structuur bestaat uit onderling verbonden cilindrische secties van twee millimeter in diameter. Het materiaal is een zacht flexibel plastic dat de tentakel een enorme flexibiliteit en segmentatie geeft. Om hun bewegingen op afstand te kunnen sturen, worden magnetische deeltjes in het materiaal verwerkt. Zo kunnen de secties onafhankelijk van elkaar worden beïnvloed door externe magnetische velden. Het resultaat is een zeer flexibele structuur die buigt als een tentakel en klein genoeg is om geen anatomische structuren in de longen te vangen, schrijft de Universiteit van Leeds.

Manoeuvreerbaarheid op afstand

De palpator staat onder invloed van magnetische velden die afkomstig zijn van twee robotarmen die bewegen met nauwkeurige motorische controle van de patiënt. Ze zorgen ervoor dat de katheter van richting verandert, waardoor de sonde kan manoeuvreren terwijl deze langzaam naar de locatie van de verdachte plek in de longen gaat. Dit gebeurt echter niet handmatig, maar volledig automatisch: het pad door de bronchiale boom wordt in kaart gebracht op basis van eerdere scans van de longen van de patiënt en vervolgens geprogrammeerd in het robotsysteem. “Dankzij ons onafhankelijke magnetische geleidingssysteem heeft de patiënt tijdens de procedure geen röntgenfoto nodig”, zegt Valdastri.

Tot nu toe hebben de onderzoekers alleen een “proof of concept” geleverd: ze hebben de primaire functie van hun concept aangetoond door middel van laboratoriumtests: ze hebben met succes een tentakel geleid door een 3D-replica van een bronchiale boom gemodelleerd met anatomische gegevens. Daarom is er nog ontwikkelingswerk nodig voordat het in de klinische praktijk kan worden gebruikt. In de volgende fase is het team van plan om de prestaties van het systeem te onderzoeken bij het navigeren door de longen van een kadaver. De Universiteit van Leeds schrijft dat na verdere proeven de ‘magnetische tentakel’-technologie patiënten voor het eerst in een paar jaar ten goede zou kunnen komen.

Dit zou een belangrijke vooruitgang kunnen betekenen, stelt Valdastri: “Magnetische katheters van slechts twee millimeter breed en waarvan de vorm magnetisch kan worden gecontroleerd om zich aan te passen aan de bronchiale anatomie, zouden de meeste delen van de long kunnen bereiken en zouden een belangrijk klinisch hulpmiddel zijn voor het screenen en behandelen van potentiële longkanker. kanker en andere longziekten.” , vat de wereld samen.

bron: Universiteit van Leeds

© wissenschaft.de – Martin Vieweg