Neue Roboternadel findet Ziel selbstständig

Animation: Autonome Nadel erreicht den Tumor (gelb) in der Lunge (Bild: northcarolina.edu)

Chapel Hill (pte004/17.10.2023/06:15) - Eine neuartige Roboternadel von Forschern der University of North Carolina ( https://www.northcarolina.edu ) navigiert autonom durch lebendes Gewebe zur Erreichung eines bestimmten Zieles. Dabei umgeht sie geschickt anatomischen Hindernisse wie empfindliche Organe, Nerven und Knochen. Mit dieser innovativen Technologie ließen sich medizinische Verfahren sicherer, genauer und weniger invasiv machen, meint Entwickler Ron Alterovitz.

Ungenaue Biopsie folgenreich

"Durch die Nutzung der Leistungsfähigkeit von Robotik und Künstlicher Intelligenz haben wir einen Roboter entwickelt, der Nadeln mit beispielloser Genauigkeit und Sicherheit zu Zielen in lebendem Gewebe steuert", so Alterovitz. Präzise Navigation im menschlichen Körper ist von größter Bedeutung. Eine ungenaue Instrumentenplatzierung bei medizinischen Eingriffen kann schwerwiegende Folgen haben. Wenn beispielsweise ein verdächtiger Knoten in der Lunge für eine Biopsie nicht genau erreicht wird, kann dies zur falschen Diagnose und unbehandeltem Krebs führen.

Außer für genauere Biopsien lässt sich die Roboternadel nutzen, um Medikamente dorthin zu bringen, wo sie wirken sollen, etwa bei der lokalisierten Strahlenbehandlung von Krebs. Die Entwicklung der Nadel war eine besondere Herausforderung, da sie in einem der komplexesten Organe des Körpers navigieren muss, der Lunge. Lungenkrebs ist eine der häufigsten krebsbedingten Todesursachen, und Tumore können winzig klein und tief im Lungengewebe verborgen sein. Darüber hinaus ähnele das Treffen eines Ziels in der Lunge, die sich ständig bewegt, dem "Schießen auf ein sich bewegendes Ziel", so Mitentwickler Jason Akulian.

KI-gesteuerte Software als Lotse

Die Nadel befindet sich an der Spitze eines sehr flexiblen Stabes aus Titan, der aktiv seine Richtung ändern kann. Damit sie sich schonend durch lebendes Gewebe bewegen kann, muss der Weg klar erkennbar sein. Um diesen sichtbar zu machen, hat das Forscher-Team mithilfe von CT-Scans jeweils ein 3D-Modell der krebsverdächtigen Lunge mit Atemwegen, Blutgefäßen und dem Ziel erstellt. Eine KI-gesteuerte Software führt die Nadel anhand des Weges, der im Lungenmodell festgelegt ist, zum Ziel.

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