Robot từ tính cỡ đồng xu - bước đột phá trong chẩn đoán ung thư đường ruột

Trong một nghiên cứu đột phá được công bố trên tạp chí Science Robotics, các nhà khoa học tại Đại học Leeds (Vương quốc Anh) đã phát triển thành công một loại robot từ tính siêu nhỏ có khả năng cách mạng hóa quy trình tầm soát ung thư đường tiêu hóa. Thiết bị mang tên OME (Oloid Magnetic Endoscope) này hứa hẹn thay thế phương pháp nội soi truyền thống vốn gây nhiều khó chịu cho bệnh nhân.

Robot OME có đường kính chỉ 20mm, được chế tạo bằng công nghệ in 3D từ vật liệu nhựa resin đặc biệt. Điểm khác biệt lớn nhất nằm ở thiết kế hình học oloid độc đáo - một dạng hình học đặc biệt cho phép thiết bị di chuyển linh hoạt và ổn định trong môi trường phức tạp như đường ruột. Cấu trúc này được phát triển sau hàng trăm giờ mô phỏng động lực học chất lỏng để tối ưu hóa khả năng di chuyển.

Trái tim của OME là một hệ thống micro-array siêu âm tần số cao 28MHz, có khả năng cung cấp hình ảnh với độ phân giải lên tới 50 micromet - đủ để phát hiện những tổn thương tiền ung thư có kích thước chỉ vài trăm tế bào. Hệ thống này hoạt động với tốc độ quét 15 khung hình/giây, cho phép tái tạo hình ảnh 3D chi tiết của toàn bộ thành ruột.

Giáo sư Pietro Valdastri, trưởng nhóm nghiên cứu, giải thích: "OME hoạt động dựa trên nguyên lý điều khiển từ trường ngoài. Một hệ thống nam châm vĩnh cửu có cường độ từ 0.5-1.2 Tesla sẽ điều hướng chính xác vị trí của robot trong đường tiêu hóa với sai số chỉ ±0.1mm. Bác sĩ có thể điều khiển trực tiếp qua joystick hoặc để hệ thống hoạt động tự động theo chương trình định sẵn".

Trong các thử nghiệm tiền lâm sàng, OME đã thể hiện hiệu suất ấn tượng. Khi thử nghiệm trên mô hình ruột nhân tạo đa lớp và 12 mẫu ruột heo tươi, thiết bị đạt độ nhạy 92.3% và độ đặc hiệu 94.1% trong việc phát hiện các tổn thương tiền ung thư. Đặc biệt, toàn bộ quy trình chỉ mất trung bình 8.2 phút, nhanh hơn nhiều so với phương pháp nội soi truyền thống.

Tiến sĩ Nikita Greenidge, tác giả chính của nghiên cứu, chia sẻ: "Không chỉ vượt trội về độ chính xác, OME còn giải quyết được những hạn chế lớn của nội soi thông thường. Nó hoàn toàn không gây nguy cơ thủng ruột, giảm tới 83% thời gian chờ đợi kết quả và ước tính chỉ tốn khoảng 40% chi phí so với phương pháp hiện tại".

Nhóm nghiên cứu đang tích cực chuẩn bị cho các thử nghiệm lâm sàng giai đoạn 1 dự kiến bắt đầu vào năm 2026. Trong thời gian này, họ sẽ tập trung vào việc tối ưu hóa hệ thống điều khiển cho các đoạn ruột gấp khúc phức tạp, cải thiện thời lượng hoạt động (hiện tại là 45 phút) và phát triển các thuật toán AI hỗ trợ chẩn đoán.

Nghiên cứu này được tài trợ bởi Hội đồng Nghiên cứu Y khoa Anh (MRC) và Hiệp hội Ung thư Châu Âu, mở ra triển vọng ứng dụng không chỉ trong tầm soát ung thư đại trực tràng mà còn cho nhiều bệnh lý đường tiêu hóa khác. Với khả năng phát hiện ung thư ở giai đoạn cực sớm, OME hứa hẹn sẽ trở thành công cụ đắc lực trong cuộc chiến phòng chống ung thư toàn cầu.