Cientistas do Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes, em Stuttgart, desenvolveram uma ferramenta robótica suave que promete um dia transformar a cirurgia endovascular minimamente invasiva. A ferramenta magnética de duas partes pode ajudar a visualizar em tempo actual os detalhes morfológicos de bloqueios vasculares parciais, como estenoses, mesmo nos vasos mais estreitos e curvos. Ele também pode passar por bloqueios graves, como oclusões totais crônicas. Esta ferramenta poderá um dia levar a percepção dos dispositivos médicos endovasculares um passo adiante.
As técnicas de imagem intravascular e os procedimentos de microcateter estão se tornando cada vez mais avançados, revolucionando o diagnóstico e o tratamento de muitas doenças. No entanto, os métodos atuais muitas vezes não conseguem detectar com precisão as características finas da doença vascular, como aquelas observadas no inside de vasos ocluídos, devido a limitações como a difusão irregular do agente de contraste e a dificuldade de acesso seguro aos vasos ocluídos. Tais limitações podem atrasar a rápida intervenção e tratamento de um paciente.
Cientistas do Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes, em Stuttgart, analisaram esse problema. Eles aproveitaram os conceitos de robótica suave e microfabricação para desenvolver uma ferramenta magnética macia em miniatura que se parece com uma enguia muito fina. Esta ferramenta poderá um dia levar a capacidade de percepção dos dispositivos endovasculares um passo adiante. Num artigo e num vídeo, a equipa mostra como a ferramenta, que é impulsionada pelo fluxo sanguíneo, percorre os vasos artificiais mais estreitos – quer haja uma curva acentuada, uma curva ou um obstáculo.
Quando a ferramenta atinge uma oclusão como uma artéria parcialmente bloqueada, ela realiza uma deformação semelhante a uma onda, dado o campo magnético externo (mais sobre isso abaixo). Então, o corpo mole deformado entrará suavemente em contato com as estruturas ocluídas circundantes. Por último, as formas em tempo actual do dispositivo quando o retraímos irão ‘visualizar’ os detalhes morfológicos dentro do vaso, o que facilita a libertação do medicamento na oclusão, bem como o dimensionamento e colocação de dispositivos médicos como stents e balões para tratamento posterior .
Quando há uma oclusão grave com apenas pequenos microcanais por onde o sangue flui, a ferramenta pode utilizar a força do sangue para deslizar facilmente através desses canais estreitos. O caminho escolhido indica ao cirurgião qual by way of de acesso seguir para a próxima operação médica.
“Os métodos de diagnóstico e tratamento de doenças endovasculares estreitas, como estenose vascular ou oclusão complete crônica, ainda são muito limitados. É difícil detectar e cruzar com precisão essas áreas na rede muito complexa de vasos dentro do corpo”, diz Yingbo Yan, pesquisador convidado do Departamento de Inteligência Física do MPI-IS. Ele é o primeiro autor do artigo “Milli-ferramentas macias assistidas magneticamente para detecção de morfologia de lúmen ocluído”, que foi publicado em Avanços da Ciência em 18 de agosto de 2023. “Esperamos que nossa nova ferramenta robótica suave possa um dia ajudar a detectar e navegar com precisão pelos muitos vasos complexos e estreitos dentro de um corpo e realizar tratamentos de forma mais eficaz, reduzindo riscos potenciais.”
Esta ferramenta minúscula e macia possui um segmento magnético de deformação ativa (ADS) magnético de 20 mm de comprimento e um segmento acionado por arrasto de fluido (FDS) de 5 mm de comprimento. O perfil de magnetização do ADS é pré-programado com um magnetômetro de amostra vibratória, proporcionando um campo magnético uniforme. Sob um campo magnético externo, esta parte pode deformar-se em uma forma sinusoidal, adaptando-se facilmente ao ambiente circundante e deformando-se em vários formatos. Assim, o monitoramento contínuo das mudanças de forma do ADS durante sua retração pode fornecer informações morfológicas detalhadas das oclusões parciais dentro de um vaso.
O FDS foi fabricado usando um polímero macio. Pequenas vigas laterais são dobradas pelo arrasto fluídico do fluxo que entra. Desta forma, toda a ferramenta é transportada para a área com maior velocidade de fluxo. Portanto, aprender a localização do FDS enquanto o avança pode apontar a localização e a rota do microcanal dentro das oclusões graves.
“A deteção de doenças vasculares nas regiões vasculares distais e de difícil acesso, como o cérebro, pode ser clinicamente mais desafiante, e a nossa ferramenta poderia funcionar com o Stentbot no modo sem restrições”, afirma Tianlu Wang, pós-doutorando no Departamento de Inteligência Física. no MPI-IS e outro primeiro autor do trabalho. “Stentbot é um robô sem fio usado para locomoção e funções médicas na vasculatura distal que desenvolvemos recentemente em nosso grupo de pesquisa. Acreditamos que esta nova ferramenta robótica suave pode adicionar novos recursos aos robôs sem fio e contribuir com novas soluções nessas regiões desafiadoras.”
“Nossa ferramenta mostra potencial para melhorar significativamente a medicina minimamente invasiva. Esta tecnologia pode alcançar e detectar áreas que antes eram de difícil acesso. Esperamos que o nosso robô possa ajudar a tornar o diagnóstico e tratamento de, por exemplo, estenose ou CTO mais preciso e oportuno”, afirma Metin Sitti, Diretor do Departamento de Inteligência Física do MPI-IS, Professor da Universidade Koç e ETH Zurique.
O objetivo do Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes é investigar e compreender os princípios organizadores dos sistemas inteligentes e o ciclo subjacente de percepção-ação-aprendizagem.