Obrazy dostępne do pobrania na stronie Biura Prasowego MIT są udostępniane podmiotom niekomercyjnym, prasie i opinii publicznej na licencji Creative Commons Attribution Non-Commercial Non-Derivative License. Nie wolno zmieniać dostarczonych obrazów, a jedynie przycinać je do rozmiaru odpowiedni rozmiar. Podczas kopiowania obrazów należy użyć kredytu;jeśli nie podano poniżej, wpisz „MIT” za obrazy.
Inżynierowie z MIT opracowali sterowanego magnetycznie robota podobnego do drutu, który może aktywnie ślizgać się po wąskich, krętych ścieżkach, takich jak labirynt naczyń mózgowych.
W przyszłości ta nić robotyczna może zostać połączona z istniejącą technologią wewnątrznaczyniową, umożliwiając lekarzom zdalne prowadzenie robota przez naczynia krwionośne mózgu pacjenta w celu szybkiego leczenia zatorów i uszkodzeń, takich jak tętniaki i udary.
„Udar jest piątą najczęstszą przyczyną śmierci i główną przyczyną niepełnosprawności w Stanach Zjednoczonych.Jeśli ostre udary można leczyć w ciągu pierwszych 90 minut, przeżywalność pacjentów może ulec znacznej poprawie” – mówi MIT Mechanical Engineering i Zhao Xuanhe, profesor nadzwyczajny inżynierii lądowej i środowiskowej. zablokowania w tym „najlepszym czasie”, moglibyśmy potencjalnie uniknąć trwałego uszkodzenia mózgu.To nasza nadzieja”.
Zhao i jego zespół, w tym główny autor Yoonho Kim, doktorant na Wydziale Inżynierii Mechanicznej MIT, opisują swój projekt miękkiego robota w czasopiśmie Science Robotics. Shengduo Liu.
Aby usunąć skrzepy krwi z mózgu, lekarze zwykle wykonują operację wewnątrznaczyniową, minimalnie inwazyjną procedurę, podczas której chirurg wprowadza cienką nić przez główną tętnicę pacjenta, zwykle w nodze lub w pachwinie. Pod kontrolą fluoroskopii, która wykorzystuje promienie rentgenowskie do jednoczesnego Aby zobrazować naczynia krwionośne, chirurg ręcznie obraca drut w górę do uszkodzonych naczyń krwionośnych mózgu. Cewnik można następnie przeprowadzić wzdłuż drutu, aby wprowadzić lek lub urządzenie do pobierania skrzepów do obszaru dotkniętego chorobą.
Procedura może być wymagająca fizycznie, powiedział Kim, i wymaga specjalnego przeszkolenia chirurgów, aby wytrzymać powtarzającą się ekspozycję na promieniowanie fluoroskopii.
„To bardzo wymagająca umiejętność i po prostu nie ma wystarczającej liczby chirurgów, aby obsłużyć pacjentów, zwłaszcza na obszarach podmiejskich lub wiejskich” — powiedział Kim.
Prowadnice medyczne stosowane w takich procedurach są bierne, co oznacza, że ​​trzeba nimi manipulować ręcznie. Często są wykonane z rdzenia ze stopu metalu i pokryte polimerem, który według Kima może powodować tarcie i uszkadzać wyściółkę naczyń krwionośnych. ciasna przestrzeń.
Zespół zdał sobie sprawę, że postępy w ich laboratorium mogą pomóc w ulepszeniu takich procedur wewnątrznaczyniowych, zarówno w projektowaniu prowadników, jak iw zmniejszeniu narażenia lekarzy na związane z tym promieniowanie.
W ciągu ostatnich kilku lat zespół zdobył doświadczenie w hydrożelach (biokompatybilnych materiałach, w większości wykonanych z wody) i materiałach uruchamianych magnetycznie w druku 3D, które można zaprojektować tak, aby czołgały się, skakały, a nawet łapały piłkę, po prostu podążając za kierunkiem magnes.
W nowym artykule naukowcy połączyli swoje prace nad hydrożelami i uruchamianiem magnetycznym, aby wyprodukować sterowany magnetycznie, pokryty hydrożelem drut robota lub prowadnik, który byli w stanie zrobić wystarczająco cienki, aby magnetycznie prowadzić naczynia krwionośne przez naturalnej wielkości silikonowe repliki mózgów .
Rdzeń drutu robota jest wykonany ze stopu niklowo-tytanowego lub „nitinolu”, materiału, który jest zarówno giętki, 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 gumową pastą lub atramentem i osadził w nim cząstki magnetyczne.
Na koniec zastosowali proces chemiczny, który opracowali wcześniej, aby pokryć i związać nakładkę magnetyczną hydrożelem — materiałem, który nie wpływa na reakcję leżących pod spodem cząstek magnetycznych, a jednocześnie zapewnia gładką, pozbawioną tarcia, biokompatybilną powierzchnię.
Zademonstrowali precyzję i aktywację drutu robota, używając dużego magnesu (podobnie jak lina kukiełkowa), aby poprowadzić drut przez tor przeszkód w małej pętli, przypominający drut przechodzący przez ucho igły.
Naukowcy przetestowali również drut w naturalnej wielkości silikonowej replice głównych naczyń krwionośnych mózgu, w tym skrzepów i tętniaków, która naśladowała tomografię komputerową mózgu rzeczywistego pacjenta. Zespół napełnił silikonowy pojemnik płynem, który naśladuje lepkość krwi , a następnie ręcznie manipulował dużymi magnesami wokół modelu, aby poprowadzić robota przez krętą, wąską ścieżkę pojemnika.
Nici robotów można sfunkcjonalizować, mówi Kim, co oznacza, że ​​można dodać funkcjonalność - na przykład dostarczanie leków zmniejszających skrzepy krwi lub przełamywanie blokad za pomocą laserów. Aby zademonstrować to drugie, zespół zastąpił nitinolowe rdzenie nici włóknami optycznymi i odkrył, że mogli magnetycznie kierować robotem i aktywować laser, gdy dotarł do obszaru docelowego.
Kiedy naukowcy porównali powlekany hydrożelem drut robota z niepowlekanym drutem robota, odkryli, że hydrożel zapewnił drutowi bardzo potrzebną przewagę poślizgu, pozwalając mu ślizgać się w ciasnych przestrzeniach bez zakleszczania się. W procedurach wewnątrznaczyniowych, ta właściwość będzie kluczem do zapobiegania tarciu i uszkodzeniu wyściółki naczynia podczas przechodzenia nici.
„Jednym z wyzwań w chirurgii jest możliwość przejścia przez złożone naczynia krwionośne w mózgu, które mają tak małą średnicę, że komercyjne cewniki nie mogą do nich dotrzeć” – powiedział Kyujin Cho, profesor inżynierii mechanicznej na Uniwersytecie Narodowym w Seulu.„To badanie pokazuje, jak przezwyciężyć to wyzwanie.potencjał i umożliwią przeprowadzanie zabiegów chirurgicznych w mózgu bez otwartej operacji”.
W jaki sposób ta nowa zrobotyzowana nić chroni chirurgów przed promieniowaniem? Sterowany magnetycznie prowadnik eliminuje potrzebę wprowadzania przez chirurga drutu do naczynia krwionośnego pacjenta, powiedział Kim. Oznacza to, że lekarz nie musi również znajdować się blisko pacjenta i , co ważniejsze, fluoroskop, który wytwarza promieniowanie.
W niedalekiej przyszłości przewiduje chirurgię wewnątrznaczyniową z wykorzystaniem istniejącej technologii magnetycznej, takiej jak pary dużych magnesów, umożliwiającej lekarzom przebywanie poza salą operacyjną, z dala od fluoroskopów, które obrazują mózgi pacjentów, a nawet w zupełnie innych miejscach.
„Istniejące platformy mogą przykładać pole magnetyczne do pacjenta i wykonywać fluoroskopię w tym samym czasie, a lekarz może kontrolować pole magnetyczne za pomocą joysticka w innym pokoju, a nawet w innym mieście” – powiedział Kim. wykorzystamy istniejącą technologię w następnym kroku, aby przetestować naszą robotyczną nić in vivo”.
Finansowanie badań pochodziło częściowo z Office of Naval Research, Soldier Nanotechnology Institute MIT oraz National Science Foundation (NSF).
Reporter płyty głównej, Becky Ferreira, pisze, że naukowcy z MIT opracowali zrobotyzowaną nić, która może być używana do leczenia neurologicznych zakrzepów krwi lub udarów. Roboty mogą być wyposażone w leki lub lasery, które „mogą być dostarczane do problematycznych obszarów mózgu.Ten rodzaj minimalnie inwazyjnej technologii może również pomóc złagodzić uszkodzenia spowodowane nagłymi stanami neurologicznymi, takimi jak udar”.
Badacze z MIT stworzyli nową nić robotyki magnetronowej, która może wędrować przez ludzki mózg, pisze reporter Smithsonian, Jason Daley.
Reporter TechCrunch, Darrell Etherington, pisze, że naukowcy z MI opracowali nową nić robotyczną, która może być wykorzystana do zmniejszenia inwazyjności operacji mózgu. zmiany, które mogą prowadzić do tętniaków i udarów”.
Naukowcy 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. Podczas testów na silikonowym modelu ludzkiego mózgu „robot może przeciskać się przez trudne do... dotrzeć do naczyń krwionośnych”.
Reporter Gizmodo, Andrew Liszewski, pisze, że nowy nitkowaty robot opracowany przez naukowców z MIT może zostać wykorzystany do szybkiego usuwania blokad i skrzepów, które powodują udary. które chirurdzy często muszą znosić” – wyjaśnił Liszewski.