Robot bedah kecil membawa AI ke dalam tubuh manusia, dan mereka lebih dekat dari yang Anda kira
Robot bedah kecil sedang belajar membuat keputusan di dalam tubuh manusia, menggunakan AI untuk memahami lingkungan biologis yang kompleks secara real time. Berbeda dengan prosedur invasif minimal tradisional, di mana presisi terjadi di ujung alat yang kaku, robot mikro ini bergerak melalui jaringan, mengumpulkan data, mengambil biopsi, dan memberikan pengobatan.
Tantangannya bukan hanya membangun perangkat yang cukup kecil untuk bergerak melalui sistem hidup. SepertiLoop Tak Terbatassaat ini sedang merancang alat-alat yang beroperasi di lingkungan yang kacau dan tidak terduga, di mana dinamika fluida, anatomi, dan biologi terus-menerus menentangnya.
Aturan “Ibu” untuk robot
Robeauté sedang membawa mikrorobotika ke ruang operasi neurosurgery. Startup berbasis Paris yang didirikan oleh Joana Cartocci dan Bertrand Duplat sedang mengembangkan sebuahrobot mikrodengan diameter 1,8 milimeter yang bergerak melalui jaringan otak sepanjang jalur 3D yang dibuat secara melengkung dan direncanakan sebelumnya, bukan garis lurus yang diberlakukan oleh jarum kaku saat ini.
Yang meyakinkan Cartocci bahwa ini bisa menjadi lebih dari eksperimen penelitian adalah motivasi pribadi Duplat. Pionir robotika ini telah menghabiskan karierya membangun robot untuk luar angkasa, lingkungan nuklir, bahkan piramida Giza. Kemudian ia kehilangan ibunya karena glioblastoma.
“Melihat seperti apa rasanya tidak memiliki alat yang tepat untuk campur tangan secara bermakna di otak … dia ingin melakukan sesuatu tentang itu,” kata Cartocci.
Robot menggunakanmikromotor terkecil di dunia, menurut Robeauté. Sebuah tali tipis menyediakan daya, memungkinkan pelacakan dan memungkinkan pengambilan kembali. Dokter bedah mengarahkan setiap tindakan, sementara AI mendukung perencanaan trajektori dan memberikan panduan real-time. Berbeda dengan mikrorobot magnetik pasif yang mengikuti medan magnet eksternal, perangkat Robeauté dapat mengikuti trajektori non-linear dan menarik alat biopsi atau kateter di belakangnya.
Keamanan adalah hal yang tidak dapat ditawar. Cartocci menyebutnya aturan “ibu”: “Jika tidak cukup aman untuk ibumu, maka tidak cukup aman bagi siapa pun.” Robeauté kini sedang dalam studi pra-klinis yang sedang berlangsung, dengan prosedur pertama pada manusia yang direncanakan pada tahun 2026.
Membangun jembatan dari laboratorium ke klinik
Profesor Bradley Nelsontelah menghabiskan lebih dari 20 tahun mengembangkan mesin yang dapat bergerak di dalam tubuh. Di ETH Zurich, timnya fokus pada salah satu masalah terberat di bidang ini: membuat mikrorobot terlihat dan dikendalikan saat mereka bergerak melalui jaringan hidup.
Kelompoknya telah membangun kapsul yang dapat diarahkan dengan diameter kurang dari satu milimeter yang dikendalikan oleh medan magnet eksternal. Oksida besi memungkinkan pengendalian, sementara tantalum membuatnya terlihat di bawah fluoroskopi sehingga dokter bedah dapat melacak pergerakannya.
Visibilitas adalah salah satu masalah terberat,” kata Nelson. “Setiap perangkat yang digunakan pada pasien nyata perlu dapat diimajikan secara andal saat bergerak.
Kapsul dapat membawa beban obat dan melepaskannya di lokasi yang tepat. Nelson mengatakan ini bisa membantu mengobati tumor yang sulit dijangkau dengan mengkonsentrasikan dosis di tempat penyakit sambil mengurangi toksisitas sistemik.
Kontrol, navigasi, dan pencitraan tetap menjadi tantangan inti. Tim ini telah menghabiskan tahun-tahun untuk membentuk medan magnet agar dapat menembus jaringan secara aman – pekerjaan yang telah meningkatkan alat bedah yang ada. Menambahkan elemen magnetik kecil di ujung kawat pandu, misalnya, memungkinkan ahli bedah mengarahkannya dengan presisi yang lebih baik. Spinout Nelson, NanoFlex Robotics, telah menunjukkan kemampuan ini dengan melakukan trombektomi jarak jauh dengan ahli bedah di Zurich dan pasien di Phoenix, Arizona.
Ia mengharapkan kawat pandu yang dikendalikan secara magnetik dapat mencapai pasien pada tahun 2026, menciptakan jembatan regulasi untuk microrobot di masa depan. Nelson mengatakan kemajuan dalam pencitraan dan kontrol akan akhirnya membuka pintu untuk otomatisasi yang didukung kecerdasan buatan dalam beberapa prosedur, meskipun ia mengharapkan para dokter tetap menjaga kendali untuk tugas-tugas yang sensitif.
Endiatx: Mengurangi biaya endoskopi
Endiatx, yang berbasis di Hayward, California, sedang mengembangkanPillBot, robot yang dapat ditelan yang memungkinkan dokter mengontrol pemeriksaan lambung secara real time tanpa biaya dan kompleksitas endoskopi tradisional. Prosedur diagnostik standar dapat mencapai ribuan dolar, melibatkan beberapa staf medis dan memerlukan beberapa kunjungan. PillBot menawarkan video langsung melaluisebuah kapsul yang diminum oleh pasiendan harus “terlalu murah untuk dibuang ke toilet,” menurut Endiatx.
Perangkat ini menggunakan motor pompa jet untuk bergerak di dalam perut. Seorang klinisi melihat dan mengendalikannya melalui antarmuka perangkat lunak. Tujuannya, kata CEO Arman Nadershahi, adalah menggabungkan kenyamanan teknologi kapsul dengan kontrol real-time yang diarahkan oleh operator untuk menciptakan kelas baru alat visualisasi robotik.
Menurut Endiatx, roadmap pengembangan berfokus pada kecerdasan buatan dan sistem kontrol loop tertutup. Perusahaan sedang menguji bagaimana algoritma pembelajaran mesin dapat meningkatkan kualitas gambar dan menstabilkan bidang visual saat kapsul bergerak melalui lambung.
“Seiring berjalannya waktu, AI bisa memainkan peran yang lebih besar, memungkinkan fungsi otonom di bawah pengawasan dokter,” kata Nadershahi.
PillBot masih dalam pengembangan. Pengajuan regulasi direncanakan untuk 2028.
Melawan dinamika fluida menggunakan AI
Profesor MinJun Kim di Universitas Southern Methodist di Dallas mempelajari bagaimana mikrorobot bergerak di dalam jaringan yang kompleks. Kelompoknya merancang perahu bergerak yang terinspirasi dari bakteri, robot magnetik modular, dan perangkat lunak untuk pengiriman obat dan diagnosis. Tujuannya, katanya, adalah membangun mesin yang berperilaku secara andal di dalam tubuh daripada hanya dalam eksperimen yang terkontrol.
“Banyak pekerjaan kami berfokus pada pemahaman bagaimana robot-robot ini berperilaku dalam lingkungan angka Reynolds rendah,” katanya. “Pada skala ini, fisikanya benar-benar bertentangan dengan intuisi.” Secara sederhana, di dunia mikro jaringan manusia, cairan sangat lengket. Saat robot berhenti mendorong, ia berhenti bergerak. Ini seperti mencoba berenang melalui madu alih-alih air.
Kim melihat mekanika fluida yang tidak terduga sebagai penghalang yang signifikan.
Fluid biologis bersifat viskoelastis dan tidak homogen,” katanya. “Di dalam tubuh, viskositas berubah dari satu daerah ke daerah lainnya, dan ini membuat gerakan yang tepat sangat menantang.
Visibilitas adalah batasan lain. Pelacakan optik sering kali gagal di dalam mata atau otak, jadi timnya sedang mengembangkan lokalisisasi magnetik yang ditingkatkan dengan kecerdasan buatan.
“Kami mengintegrasikan jaringan saraf tiruan dengan filter Kalman sehingga kami dapat melacak mikrorobot bahkan dalam kondisi sinyal yang sangat rendah,” katanya. Filter Kalman adalah estimator statistik yang membantu sistem menentukan posisi robot ketika pembacaan sensor lemah atau bising.
Kim mengharapkan aplikasi klinis pertama akan berupa terapi intraokular karena mata menawarkan lingkungan yang terbatas dan dapat diprediksi. Penggunaan neurovaskular dan jantung bisa mengikuti seiring berkembangnya sistem kontrol.
Kemajuan kini bergantung pada penyelesaian masalah yang jarang dihadapi oleh robotika tradisional, termasuk cairan viskoelastis, lokalitas sub-milimeter, dan pencitraan yang aman di dalam jaringan hidup.
Jika tim-tim ini berhasil, para dokter bedah bisa mendapatkan alat yang mampu mencapai area-area yang tidak bisa dicapai oleh alat-alat saat ini. Biopsi bisa mengikuti jalur melengkung, pengiriman obat bisa menjadi lebih tepat sasaran, dan prosedur bisa diarahkan oleh data yang dikumpulkan langsung dari dalam jaringan.
Persetujuan pertama mungkin akan tiba dalam dua tahun berikutnya. Apa yang akan datang akan menunjukkan apakah mikrorobot dapat mengambil tempat mereka bersama alat-alat paling presisi dalam kedokteran modern.
Cerita inidiproduksi olehLoop Tak Terbatasbadan redaksi perusahaan awan kecerdasan buatanNebius, dan direview serta didistribusikan olehBisnis.Laksamana.id –.
