Ukierunkowanie na nanocząstki za pomocą robotyki

ZADANIE

Automatyzacja w onkologii

W medycynie – szczególnie w leczeniu czy operowaniu pacjentów – roboty wciąż mają swoje ograniczenia. Chociaż dobrze sprawdzają się w chirurgii wspomaganej robotem, ich zastosowanie jest nadal dalekie od standardu. To może się jednak wkrótce zmienić dzięki projektowi SEON w Szpitalu Uniwersyteckim w Erlangen, w ramach którego robot Stäubli po raz pierwszy znajdzie zastosowanie w onkologii.

Do tej pory większości pacjentów z rakiem przepisywano operację i/lub chemioterapię. To ostatnie jest zwykle żmudnym sposobem walki z nowotworami dla osób cierpiących. Dzieje się tak dlatego, że każdy przebieg leczenia chemioterapeutycznego ma ogromny wpływ na organizm. Wysokie dawki leków niezbędnych do walki z komórkami rakowymi krążą w organizmie. W tym procesie wpływają również na zdrowe komórki, osłabiając pacjenta.

Celem projektu badawczego SEON jest otwarcie zupełnie nowych możliwości leczenia nowotworów za pomocą robotyki. Chodzi o to, że guzy lite (przerzuty) byłyby precyzyjnie ukierunkowane jako alternatywa dla chemioterapii. W tym celu zespół z Erlangen opracował nanocząstki magnetyczne, które służą jako środek transportu leków.

Robot wybrany do tej delikatnej misji to duży sześcioosiowy robot Stäubli TX200 wyposażony w głowicę magnetyczną. W procesie zwanym "magnetycznym celowaniem w lek" głowica magnetyczna unosi się nad ciałem pacjenta, kierując magnetyczne nanocząstki ze składnikiem aktywnym bezpośrednio do guza. Zastosowanie teorii w praktyce wymaga wysiłku zarówno lekarzy, inżynierów mechaników, jak i ekspertów w dziedzinie robotyki.

ROZWIĄZANIE

Rygorystyczne środki ostrożności włączone do codziennej rutyny szpitalnej

Od samego początku projektu stało się jasne, jak ważne będzie połączenie wiedzy specjalistycznej. Szpitale zwykle dążą do sprowadzenia ciężkiego sprzętu, takiego jak aparaty rentgenowskie lub tomografy komputerowe, na wczesnym etapie budowy, na przykład przed wejściem ścianek działowych. Jednak w przypadku projektu SEON TX200 musiał zostać zainstalowany, podczas gdy szpital kontynuował swoją normalną działalność.

Wymagało to specjalistycznego planowania logistycznego. Dla firmy MBFZ toolcraft GmbH i jej partnerów oznaczało to otwarcie ściany zewnętrznej, wniesienie cokołu i wstępnie zmontowanego robota do budynku, a następnie ponowne zamknięcie  ściany - najlepiej bez zakłócania  codziennej rutyny kliniki.

Aby umożliwić instalację TX200 zgodnie z najwyższymi standardami bezpieczeństwa, podłoga sali zabiegowej została wcześniej poddana testom statycznym i wzmocniona, aby przyjąć dwutonową maszynę. Po ostrożnym ustawieniu robota w precyzyjnie obliczonej  pozycji, wokół podstawy wylano, aby zapewnić mu bezpieczną pracę przy pełnym wykorzystaniu jego stopni swobody.

Po podłączeniu systemów elektrycznych i sterowania, TX200 był prawie gotowy do pracy już po kilku godzinach. Kolejnym krokiem projektu było ustawienie i zaprogramowanie robota przez ekspertów z firmy Stäubli.

Aby lekarze ze Szpitala Uniwersyteckiego w Erlangen mogli bezpiecznie wykorzystywać robota Stäubli w swoich badaniach, konieczne było intensywne szkolenie. Dwóch lekarzy ze szpitala odbyło kilkudniowe szkolenie techniczne w zakresie obsługi sterowania i panelu operacyjnego TX200 w siedzibie firmy Stäubli w Bayreuth. Celem było bezpieczne operowanie TX200 na manekinie na oddziale onkologii, aby posunąć naprzód badania nad magnetycznym celowaniem w leki.

Eksperci w dziedzinie robotyki z firmy Stäubli skupili się w szczególności na kwestii bezpieczeństwa. W przeciwieństwie do środowiska przemysłowego, TX200 nie jest wyposażony w ekran chroniący operatora. Dzieje się tak, ponieważ w warunkach klinicznych konieczne jest, aby ludzie i roboty współpracowały ze sobą w ograniczonej przestrzeni, aby zapewnić pacjentom optymalne leczenie. Nowość dla Stäubli!