Obrazy dostępne do pobrania na stronie internetowej MIT Press Office są udostępniane podmiotom niekomercyjnym, prasie i społeczeństwu na podstawie licencji Creative Commons Uznanie autorstwa – niekomercyjne i niebędące pochodną. Nie wolno modyfikować dostarczonych obrazów, a jedynie przyciąć je do rozmiaru odpowiedni rozmiar. Podczas kopiowania obrazów należy użyć kredytu;jeśli nie podano poniżej, wpisz „MIT” w przypadku obrazów.
Inżynierowie z MIT opracowali sterowanego magnetycznie robota przypominającego drut, który może aktywnie przesuwać się po wąskich, krętych ścieżkach, takich jak labiryntowy układ naczyniowy mózgu.
W przyszłości tę robotyczną nić można połączyć z istniejącą technologią wewnątrznaczyniową, umożliwiając lekarzom zdalne prowadzenie robota przez naczynia krwionośne mózgu pacjenta w celu szybkiego leczenia zatorów i uszkodzeń, takich jak te, które występują w tętniakach i udarach.
„Udar jest piątą najczęstszą przyczyną zgonów i główną przyczyną niepełnosprawności w Stanach Zjednoczonych.Jeśli ostre udary będą mogły być leczone w ciągu pierwszych 90 minut, przeżycie pacjentów może znacznie się poprawić” – mówią inżynieria mechaniczna MIT i Zhao Xuanhe, profesor inżynierii lądowej i środowiskowej, powiedzieli. „Jeśli uda nam się zaprojektować urządzenie do odwracania zmian naczyniowych, blokadę w tym „głównym okresie”, moglibyśmy potencjalnie uniknąć trwałego uszkodzenia mózgu.To nasza nadzieja.”
Zhao i jego zespół, w tym główny autor Yoonho Kim, absolwent Wydziału Inżynierii Mechanicznej MIT, opisują dziś w czasopiśmie Science Robotics projekt swojego miękkiego robota. Pozostali współautorzy artykułu to absolwent MIT German Alberto Parada i student wizytujący Shengduo Liu.
Aby usunąć skrzepy krwi z mózgu, lekarze zwykle wykonują operację wewnątrznaczyniową – minimalnie inwazyjną procedurę, podczas której chirurg wprowadza cienką nitkę przez główną tętnicę pacjenta, zwykle w nogę lub pachwinę. Pod kontrolą fluoroskopii, która wykorzystuje promienie rentgenowskie do jednoczesnego zobrazuj naczynia krwionośne, chirurg następnie ręcznie obraca drut w górę do uszkodzonych naczyń krwionośnych mózgu. Następnie cewnik można przeprowadzić wzdłuż drutu, aby dostarczyć lek lub urządzenie do pobierania skrzepu do dotkniętego obszaru.
Kim powiedział, że zabieg może być wymagający pod względem fizycznym i wymaga specjalnego przeszkolenia chirurgów, aby wytrzymali wielokrotne narażenie na promieniowanie podczas fluoroskopii.
„To bardzo wymagająca umiejętność i po prostu nie ma wystarczającej liczby chirurgów, którzy mogliby służyć pacjentom, zwłaszcza na obszarach podmiejskich i wiejskich” – powiedział Kim.
Prowadnice medyczne stosowane w takich procedurach są pasywne, co oznacza, że ​​należy nimi manipulować ręcznie. Często są wykonane z rdzenia ze stopu metalu i pokryte polimerem, który według Kim może powodować tarcie i uszkadzać wyściółkę naczyń krwionośnych. Tymczasowo utknięte w szczególnie szczególnym miejscu ciasna przestrzeń.
Zespół zdał sobie sprawę, że postępy w ich laboratorium mogą pomóc w udoskonaleniu takich procedur wewnątrznaczyniowych, zarówno pod względem projektowania prowadników, jak i zmniejszania narażenia lekarzy na związane z tym promieniowanie.
W ciągu ostatnich kilku lat zespół zdobył wiedzę specjalistyczną w zakresie hydrożeli (biokompatybilnych materiałów składających się głównie z wody) i drukowania 3D materiałów uruchamianych magnetycznie, które można zaprojektować tak, aby pełzały, skakały, a nawet łapały piłkę, po prostu podążając za kierunkiem magnes.
W nowym artykule naukowcy połączyli swoje prace nad hydrożelami i pobudzaniem magnetycznym, aby wyprodukować sterowany magnetycznie, pokryty hydrożelem drut automatyczny, czyli prowadnik, który byli w stanie wykonać na tyle cienki, aby magnetycznie prowadzić naczynia krwionośne przez silikonową replikę mózgu naturalnej wielkości .
Rdzeń drutu robota wykonany jest ze stopu niklowo-tytanowego, czyli „nitinolu”, materiału, który jest zarówno podatny na zginanie, jak i elastyczny. W przeciwieństwie do wieszaków, które zachowują swój kształt po zgięciu, drut nitinolowy powraca do swojego pierwotnego kształtu, nadając mu więcej elastyczność podczas owijania ciasnych, krętych naczyń krwionośnych. Zespół pokrył rdzeń drutu pastą gumową lub tuszem i osadził w nim cząstki magnetyczne.
Na koniec wykorzystali opracowany wcześniej proces chemiczny do powlekania i łączenia nakładki magnetycznej z hydrożelem — materiałem, który nie wpływa na responsywność leżących pod spodem cząstek magnetycznych, a jednocześnie zapewnia gładką, pozbawioną tarcia i biokompatybilną powierzchnię.
Zademonstrowali precyzję i aktywację drutu robota, wykorzystując duży magnes (podobnie jak lina marionetkowa) do prowadzenia drutu przez tor przeszkód w postaci małej pętli, przypominającej drut przechodzący przez ucho igielne.
Naukowcy przetestowali także drut w naturalnej wielkości silikonowej replice głównych naczyń krwionośnych mózgu, w tym skrzepów i tętniaków, która imituje tomografię komputerową mózgu rzeczywistego pacjenta. Zespół napełnił silikonowy pojemnik płynem imitującym lepkość krwi , a następnie ręcznie manipulowano dużymi magnesami wokół modelu, aby poprowadzić robota przez krętą, wąską ścieżkę pojemnika.
Kim twierdzi, że nici robotyczne można sfunkcjonalizować, co oznacza, że ​​można dodać ich funkcjonalność – na przykład dostarczać leki zmniejszające krzepliwość krwi lub rozbijać blokady za pomocą laserów. Aby zademonstrować to drugie, zespół zastąpił nitinolowe rdzenie nici światłowodami i odkrył, że mogliby magnetycznie kierować robotem i aktywować laser po dotarciu do obszaru docelowego.
Kiedy naukowcy porównali drut do robota pokryty hydrożelem z drutem do robota bez powłoki, odkryli, że hydrożel zapewniał drutowi bardzo potrzebną zaletę śliskości, umożliwiając mu przesuwanie się w ciasnych przestrzeniach bez ryzyka utknięcia. W zabiegach wewnątrznaczyniowych ta właściwość będzie kluczem do zapobiegania tarciu i uszkodzeniu wyściółki naczynia podczas przepuszczania nici.
„Jednym z wyzwań w chirurgii jest możliwość przejścia przez złożone naczynia krwionośne w mózgu, które mają tak małą średnicę, że nie są w stanie dotrzeć dostępne na rynku cewniki” – powiedział Kyujin Cho, profesor inżynierii mechanicznej na Uniwersytecie Narodowym w Seulu.„To badanie pokazuje, jak pokonać to wyzwanie.potencjał i umożliwiają zabiegi chirurgiczne w mózgu bez chirurgii otwartej.”
W jaki sposób ta nowa zautomatyzowana nić chroni chirurgów przed promieniowaniem? Sterowany magnetycznie prowadnik eliminuje potrzebę wpychania prowadnika przez chirurga do naczynia krwionośnego pacjenta, powiedział Kim. Oznacza to, że lekarz nie musi także znajdować się blisko pacjenta i co ważniejsze, fluoroskop wytwarzający promieniowanie.
W najbliższej przyszłości przewiduje chirurgię wewnątrznaczyniową z wykorzystaniem istniejącej technologii magnetycznej, takiej jak pary dużych magnesów, co umożliwi lekarzom przebywanie poza salą operacyjną, z dala od fluoroskopów obrazujących mózgi pacjentów, a nawet w zupełnie innych miejscach.
„Istniejące platformy mogą przykładać pole magnetyczne do pacjenta i jednocześnie wykonywać fluoroskopię, a lekarz może kontrolować pole magnetyczne za pomocą joysticka w innym pomieszczeniu lub nawet w innym mieście” – powiedział Kim. „Mamy nadzieję, że to się uda”. wykorzystaj istniejącą technologię w następnym kroku, aby przetestować nasz zrobotyzowany wątek in vivo.”
Finansowanie badań pochodziło częściowo od Biura Badań Marynarki Wojennej, Instytutu Nanotechnologii Żołnierza MIT i Narodowej Fundacji Nauki (NSF).
Reporterka płyty głównej, Becky Ferreira, pisze, że badacze z MIT opracowali robotyczną nić, którą można zastosować w leczeniu neurologicznych zakrzepów krwi lub udarów. Roboty można wyposażyć w leki lub lasery, które „mogłyby być dostarczane do problematycznych obszarów mózgu.Ten rodzaj minimalnie inwazyjnej technologii może również pomóc w łagodzeniu szkód spowodowanych stanami neurologicznymi, takimi jak udary”.
Badacze z MIT stworzyli nowy wątek robotyki magnetronowej, która może wędrować po ludzkim mózgu, pisze reporter Smithsonian Jason Daley. „W przyszłości może przemieszczać się przez naczynia krwionośne w mózgu, pomagając w usuwaniu zatorów” – wyjaśnia Daly.
Reporter TechCrunch, Darrell Etherington, pisze, że badacze MI opracowali nową zrobotyzowaną nić, którą można wykorzystać do zmniejszenia inwazyjnej operacji mózgu. Etherington wyjaśnił, że nowa zrobotyzowana nić może „może ułatwić i uczynić bardziej dostępnym leczenie problemów naczyniowo-mózgowych, takich jak blokady i zmiany chorobowe, które mogą prowadzić do tętniaków i udarów mózgu.
Badacze z MIT opracowali nowego, sterowanego magnetycznie robota-robaka, który pewnego dnia może sprawić, że operacje mózgu będą mniej inwazyjne, donosi Chris Stocker-Walker z New Scientist. Testy na krzemowym modelu ludzkiego mózgu wykazały, że „robot może przeciskać się przez trudne do dotrzeć do naczyń krwionośnych.”
Reporter Gizmodo, Andrew Liszewski, pisze, że nowy, przypominający nitkę robotyczny robot opracowany przez badaczy z MIT mógłby zostać wykorzystany do szybkiego usuwania zatorów i skrzepów powodujących udary”. Roboty mogłyby nie tylko przyspieszyć i przyspieszyć operacje po udarze, ale także zmniejszyć narażenie na promieniowanie które chirurdzy często muszą znosić” – wyjaśnił Liszewski.