iStockphoto

Budoucnost medicíny: nádor odstraní miniaturní ponorka

Stát chytřetéma 5 min čtení

Vědci dnes dokáží vyrobit roboty tak malé, že bez problémů doputují až do tlustého střeva. A doba, kdy tam podle pokynů lékařů odstraní zhoubný nádor s minimálním poškozením zdravé tkáně, není nijak daleko.

Líbí se vám článek? Sdílejte ho:

Vědci dnes dokáží vyrobit roboty tak malé, že bez problémů doputují až do tlustého střeva. A doba, kdy tam podle pokynů lékařů odstraní zhoubný nádor s minimálním poškozením zdravé tkáně, není nijak daleko.

Pamatujete si na film Fantastická cesta, ve kterém se v roce 1966 objevila myšlenka na operace prováděné ponorkou přímo uvnitř lidského těla? Tehdy to byla ponorka jaderná a ovládalo ji pět zmenšených vědců. Od té doby urazila robotizace pořádný kus cesty a fantazie z filmu se již brzy může stát realitou.

Nejmenší roboti světa

Posílat roboty do lidského těla má smysl, zejména pokud jde o duté části organismu. Robot se může pohybovat v cévách, trávicím nebo dýchacím ústrojí. Případně proplouvat v dutině břišní a operovat orgány, které nejsou duté, jako třeba játra. Ve všech případech ale může být problém velikost robota.  Jakmile robot dorazí na místo, kterým se neprotáhne, musí zastavit a dále operovat jen pomocí tenkých nástrojů.

U trávicího ústrojí je nejslabším místem jícen s průměrem asi 1,5 centimetru. Je samozřejmě pružný a mírně se roztáhne, deseticentimetrového robota jím ale opravdu neprotlačíte. Další části už jsou na tom lépe – žaludek je takřka bez omezení, tenké střevo 3 centimetry, tlusté střevo 5 centimetrů. U dýchacího ústrojí má smysl uvažovat o hrtanu a průdušnici (průměr 1,5 cm), která se dále dělí na tenčí a tenčí průdušnice a průdušinky (až do průměru 1 mm).  Z cév je v lidském těle největší aorta, jejíž vnitřní průměr je 2,5 centimetru. Například krční žíly zvané krkavice, které se starají o krevní zásobování mozku, mají průměr jen asi 6-6,5 milimetrů.

Související článek

Špičku v robotické medicíně najdete v Čechách

Co spojuje české pacienty po autonehodě a britské vojáky zraněné během misí? Špičkové rehabilitační pracoviště, které využívá robotickou medicínu. Jméno malého městečka kousek od Benešova jste určitě už slyšeli. V Kladrubech se s pomocí robotů léčí pacienti z celého světa. Někteří vypadají v exoskeletonu jako ze sci-fi filmu, ale vzhled v tomto případě nerozhoduje. Důležité je, že toto a další robotická zařízení používaná v Rehabilitačním ústavu Kladruby pomáhají.

Dokáže vůbec současná robotika vyrobit „ponorku“, která by v tak stísněných prostorech mohla fungovat?  Zdá se, že ano. Například létající robot RoboBee vyvinutý v roce 2013 má i s roztaženými křídly velikost tři centimetry, bez křídel stěží několik milimetrů. Robotické vozítko Alice, které spatřilo světlo světa v roce 2004, má podobu krychle o hraně dva centimetry. To znamená, že vědci dokážou vyrobit motory a jiná potřebná zařízení, které se bez problémů protáhnou střevy, průduškami i většími cévami. Jenže záleží i na funkčnosti.

Ozařovat, řezat, fotit

Co může takový robot v těle dělat? Jeho nástrojové vybavení záleží na jeho určení. Nabízí se mechanické řezné nástroje, kdy robot může připomínat rybu pilouna a mít na sobě připevněn miniaturní skalpel. Vhodnými pohyby pak může odříznout nebo vyříznout kousek tkáně. Jiný robot mu ho miniaturními čelistmi může přidržet. Všichni milovníci sci-fi filmů jistě hned navrhnou laser. Ani ten dnes není problém, stejně jako třeba miniaturní radioaktivní zářič, který dokáže provést radioterapii onkologického onemocnění přímo v postiženém místě.

Drobné ranky, třeba ty vzniklé vlastní činností robota, je možné zatavit elektrokaterem. Robot může také určité místo zahřát nebo ochladit, což se může hodit k rozpouštění hlenů nebo léčbu zánětů. Robot vybavený miniaturní injekční stříkačkou pak dopraví léčivou látku v koncentrované formě přímo na místo určení. Opomenout nesmíme ani tu možnost, že robot dané místo zblízka detailně prohlédne, nafotí a informuje lékaře, jak to vypadá uvnitř pacientova těla.

Energie přijde zvenčí

Podobně jako u jiných mobilních zařízení, i tady je problémem baterie. Předpokládejme, že robot stráví v lidském těle několik hodin. Musí doputovat na místo určení, například do tlustého střeva, odoperovat, co je třeba, například kolorektální karcinom, a lidské tělo poté zase opustit. Naštěstí si nemusí vézt všechnu energii s sebou ani ji vyrábět v miniaturním jaderném reaktoru jako ve filmu Fantastická cesta. Technologie bezdrátového nabíjení už je dokonale odzkoušená, proto není problém, aby robot čerpal energii dodávanou zvenčí. Efektivita indukce zářící mnoho centimetrů přes lidské tělo bude sice mizerná, nepředpokládáme ale, že robot bude mít velkou spotřebu.

Související článek

ReWalk vrátí na nohy i ochrnuté s přerušenou míchou

Vypadá to jako nějaká rekvizita z Iron Mana a podobných sci-fi příběhů. A vlastně to tak i funguje – tento vynález vrací lidem schopnosti, o něž po úraze nebo jiným řízením osudu přišli. Technologie zvaná ReWalk vznikla v Izraeli a umožňuje chodit i zraněným s přerušenou míchou, kteří by se jinak až do smrti pohybovali jen na invalidním vozíku.

Závažnějším problémem je aktuální stav miniaturizace mikročipů. Nacpat do milimetrového těla motor dnes není tak velký problém jako dostat do něj procesor, paměť a všechna potřebná čidla. Miniaturní robot tedy zatím není schopen samostatně přemýšlet a je odkázán na dálkové ovládání. V případě zmíněné operace tlustého střeva tedy musíme očekávat, že pacient bude mít na břiše připevněnou jak indukční podložku Qi pro bezdrátové nabíjení, tak vysílač ovládacích signálů.

Kdy přijdou nanoroboti

Vyrobit miniaturního robota tedy lze. V budoucnu ale možná půjdeme ještě dál. Mluví se o tom, že další miniaturizace povede k výrobě nanorobotů, kteří budou schopni zasahovat i v těch nejmenších cévách nebo plicních sklípcích. Pojďme se teď společně zasnít, jak by taková operace budoucnosti mohla vypadat.

Pacient přichází s jedním z nejčastějších onemocnění – nádorem tlustého střeva. Operatér sterilizuje několik robotů a balí je do lékových kapslí, které pacient polyká. Kapsle s robotem uvnitř hladce prochází trávicím systémem a díky použitému materiálu se rozpustí až v té části střeva, o kterou lékařům jde. Pacient je mezitím pohodlně uložen a břicho mu ozdobí několik nalepených antén pro komunikaci s roboty a také indukční vysílač pro bezdrátové nabíjení.

Jakmile se rozpustí přepravní kapsle, začnou roboti komunikovat. Operátor je relativně snadno donaviguje do místa, které potřebuje ošetřit. Jeden z robotů má v sobě integrovanou injekční stříkačku s anestetikem a postupně umrtvuje okolí nádoru. Další začíná vyřezávat nádor tak, aby co nejméně poškodil zdravou tkáň střeva, zatímco třetí a čtvrtý vzniklý otvor hned za řezem stahují k sobě a svařují elektrickým proudem. Pátý robot kontroluje okolí nádoru a pro jistotu ho ozařuje radioaktivními paprsky, aby zničil i neviditelná ložiska zhoubného bujení. Po dokončení úkolu všichni roboti i s odstraněnou tkání opouštějí tělo konečníkem. Díky maximální přesnosti chirurgického zákroku má pacient jen minimum pooperačních komplikací a ještě týž den opouští nemocnici.

Robotické ruce

Pouštět roboty přímo do těla je jen jeden způsob, jakým může robotizace pomoci lidskému zdraví. Tím druhým jsou robotičtí chirurgové, které se pokoušejí vyvinout hlavně armády všech zemí. Napodobit pohyby dvou lékařských rukou (a několika rukou asistentů a sester) nevypadá na první pohled příliš složitě. Takový robot může operovat v podstatě v první linii, zatímco cenný chirurgický tým sedí v bezpečí někde v zázemí. Operační roboti samozřejmě našli cestu i do civilní sféry. Dnes se běžně používají například při operaci prostaty. Jak vypadá taková robotická operace v Nemocnici na Homolce?

 

Líbí se vám článek? Sdílejte ho:
link odkaz
Reklama