Forscher haben einen winzigen magnetischen Roboter entwickelt, der 3D-Scans tief im Körper durchführen kann und damit die Krebsfrüherkennung revolutionieren könnte.
Das von Ingenieuren der Universität Leeds geleitete Team sagt, dass es zum ersten Mal gelungen sei, hochauflösende dreidimensionale Ultraschallbilder zu erzeugen, die mit einer Sonde tief im Magen-Darm-Trakt bzw. Darm aufgenommen wurden.
Es ebnet den Weg für eine Transformation der Diagnose und Behandlung verschiedener Krebsarten, indem es „virtuelle Biopsien“ ermöglicht – nicht-invasive Scans, die unmittelbare Diagnosedaten liefern und es Ärzten ermöglichen, Läsionen in einem einzigen Vorgang zu erkennen, zu klassifizieren und möglicherweise zu behandeln: physische Biopsien werden dadurch überflüssig.
Der vielleicht überraschende Schlüssel zum Erfolg des Teams war die Verwendung einer wenig bekannten 3D-Form, des Oloids, das dem magnetischen medizinischen Roboter einen bisher unmöglichen Bewegungsbereich – die Rolle – verlieh, der für eine präzise Navigation und Bildgebung im Körperinneren unerlässlich ist.
Ein heute (26. März) in Science Robotics veröffentlichter Artikel erklärt, wie das Team die Oloidform und ihre einzigartige Rollbewegung in ein neues magnetisches flexibles Endoskop (MFE) integrierte. Sie statteten es mit einem kleinen Hochfrequenz-Bildgebungsgerät aus, um detaillierte 3D-Bilder von innerem Gewebe aufzunehmen.
Diese Technologie wurde in Zusammenarbeit zwischen Ingenieuren, Wissenschaftlern und Klinikern der Universitäten Leeds , Glasgow und Edinburgh entwickelt . Leeds leitete die Entwicklung der Robotik und die Integration der Sonde, während Glasgow und Edinburgh die Ultraschallsonde und die Bildgebungskomponente lieferten.
Pietro Valdastri , Professor und Lehrstuhlinhaber für Robotik und autonome Systeme sowie Leiter des STORM Lab , koordinierte die Forschung hinter diesem Artikel. Er sagte: „Diese Forschung ermöglicht es uns erstmals, ein 3D-Ultraschallbild zu rekonstruieren, das von einer Sonde tief im Darm aufgenommen wurde – etwas, das noch nie zuvor getan wurde.
Dieser Ansatz ermöglicht eine Gewebeanalyse vor Ort und die Diagnose von Darmkrebs mit sofortigen Ergebnissen. Für die Diagnose von Darmkrebs muss derzeit eine Gewebeprobe entnommen und an ein Labor geschickt werden. Die Ergebnisse liegen erst nach ein bis drei Wochen vor.
Das Bildgebungsgerät – ein 28-MHz-Mikro-Ultraschall-Array – erstellt eine hochauflösende 3D-Rekonstruktion des gescannten Bereichs. Aus dieser virtuellen Rekonstruktion können Ärzte Querschnittsbilder erstellen, die denen einer Standardbiopsie ähneln. Dabei wird eine Gewebeprobe in dünne Schichten geschnitten und zur mikroskopischen Untersuchung auf einen Objektträger gelegt.
Hochfrequenz- oder hochauflösender Ultraschall unterscheidet sich von dem uns vertrauten Ultraschall, der zur Untersuchung von Föten oder inneren Organen verwendet wird. Die in dieser Studie verwendete hochfrequente/auflösende Ultraschallsonde ermöglicht es Anwendern, Merkmale auf mikroskopischer Ebene bis ins kleinste Detail zu erkennen.
Während 3D-Ultraschall bereits in Blutgefäßen und im Rektum durchgeführt werden kann, eröffnet diese Arbeit die Möglichkeit, 3D-Scans tiefer im Magen-Darm-Trakt durchzuführen.
