Майбутнє вже тут: конвергенція розумних мікроголок і хірургічних роботів - План виробництва для наступного покоління мінімально інвазивної хірургії

Основним напрямком еволюції технології мікроголок є глибока інтеграція з її братом-близнюком - мінімально інвазивними хірургічними роботами, створюючи наступне покоління супер-мінімально інвазивних, інтелектуальних і автоматизованих парадигм точного лікування. Для виробників малоінвазивних хірургічних інструментів це не лише передова-тема технології, а й стратегічний план щодо конкурентного середовища в наступному десятилітті. Коли мікроголки перетворяться з пасивних «інструментів» на «інтелектуальну частину» сприйняття та виконання роботів, їх моделі проектування, виробництва та постачання будуть повністю змінені.
Суть інтеграції полягає у встановленні замкнутого циклу "сприйняття-рішення-виконання". Майбутні інтелектуальні мікроголки об’єднуватимуть кілька мініатюрних датчиків і приводів: 1) Механічні датчики:-зворотний зв’язок у реальному часі про зміни твердості проколеної тканини, допомагаючи роботу визначити, чи проник кінчик голки в епідерміс, дерму чи досяг цілі. 2) Біосенсори: інтегровані з мініатюрними електродами або оптичними волокнами для моніторингу місцевого pH, глюкози, специфічних біомаркери або концентрації ліків у режимі реального часу. 3) Покращення зображення: інтеграція ультразвукових перетворювачів або датчиків оптичної когерентної томографії на кінчику голки для отримання зображень in vivo з роздільною здатністю міліметра-рівня, забезпечуючи роботу-візуальний зворотний зв’язок у реальному часі, крім макроскопічних зображень. 4) Механізм контрольованого вивільнення: досягнення-за потреби та кількісного вивільнення ліків або клітин за допомогою електричної, теплової або магнітної стимуляції.
Цей вид інтелектуальної інтеграції висуває безпрецедентні вимоги до виробників:
* Міждисциплінарне проектування та виробництво: необхідно здійснити три{0}}вимірну гетерогенну інтеграцію сенсорних чіпів MEMS, мікрофлюїдних каналів, оптичних компонентів і структур мікроголок. Це вимагає, щоб виробники мали можливості упаковки мікросистем і були знайомі з передовими-процесами в багатьох галузях, таких як напівпровідники, мікрофлюїдика та оптоелектроніка.
* Налаштування та модульність: розумні мікроголки стануть високоналаштованими «кінцевими ефекторами-спеціального завдання». Виробникам необхідно створити модульну платформу, яка може швидко поєднувати різні набори датчиків і конфігурації мікроголок на основі різних хірургічних потреб (таких як ін’єкція ліків при пухлинах, запис нейронних сигналів і виявлення інтерстиціальної рідини).
* Перевірка високої надійності: як частина робота, вимоги до надійності для розумних мікроголок надзвичайно високі. Необхідно створити комплексну систему перевірки, що охоплює електричні, механічні та біологічні функції, і необхідно забезпечити, щоб їхня продуктивність залишалася стабільною після повторної дезінфекції (за необхідності).
Для виробників це означає, що конкурентний вимір знову загострився. Майбутніми лідерами будуть не лише фабрики, здатні виробляти найточніші мікро-голки, але й стратегічні постачальники, які зможуть надати «підключи-і-працюй» інтелектуальні кінцеві-ефекторні модулі для компаній, що займаються виробництвом хірургічних роботів. Їхня бізнес-модель зміниться від продажу «витратних матеріалів» до пропозиції «модуля інтелектуального лікування як послуги», яка може включати сам модуль, протоколи інтерфейсу даних, послуги калібрування та підтримку алгоритмів аналізу даних.
Тому перспективні-виробники мають почати будувати плани зараз: 1) Налагодити співпрацю з провідними науково-дослідними групами хірургічних роботів у країні та за кордоном для спільного визначення вимог. 2) Інвестувати або створити спільні науково-дослідні центри з лабораторіями мікро-датчиків і гнучкої електроніки. 3) Попередньо-запровадити процеси перевірки в системі якості, які відповідають стандартам функціональної безпеки. Той, хто першим зможе пройти весь ланцюжок від інтелектуального дизайну мікроголок, виробництва мікросистем до інтеграції з платформами роботів, зможе зайняти провідні вершини ланцюжка створення вартості в наступному поколінні мінімально інвазивної хірургії, перетворившись із постачальника компонентів на спів-виконавця проривних рішень для лікування.