Slike, ki so na voljo za prenos na spletni strani MIT Press Office, so na voljo nekomercialnim subjektom, tisku in javnosti pod nekomercialno neizpeljano licenco Creative Commons Attribution. Predloženih slik ne smete spreminjati, temveč jih samo obrežite na primerna velikost. Pri kopiranju slik je treba uporabiti kredit;če ni navedeno spodaj, navedite "MIT" za slike.
Inženirji MIT so razvili magnetno vodljivega robota, podobnega žici, ki lahko aktivno drsi po ozkih, vijugastih poteh, kot je možgansko labirintsko žilje.
V prihodnosti se bo ta robotska nit morda združila z obstoječo endovaskularno tehnologijo, kar bo zdravnikom omogočilo daljinsko vodenje robota skozi bolnikove možganske krvne žile za hitro zdravljenje blokad in lezij, kot so tiste, ki se pojavijo pri anevrizmah in kapi.
»Možganska kap je peti vodilni vzrok smrti in vodilni vzrok invalidnosti v Združenih državah.Če je mogoče akutno možgansko kap zdraviti v prvih 90 minutah ali več, se lahko preživetje bolnikov znatno izboljša,« pravi MIT Mechanical Engineering in Zhao Xuanhe, izredni profesor gradbenega in okoljskega inženirstva, je dejal. blokade v tem "najboljšem" obdobju, bi se lahko izognili trajni poškodbi možganov.To je naše upanje.”
Zhao in njegova ekipa, vključno z glavnim avtorjem Yoonho Kimom, podiplomskim študentom na oddelku za strojništvo MIT, opisujejo svojo zasnovo mehkega robota danes v reviji Science Robotics. Druga soavtorja prispevka sta podiplomski študent MIT German Alberto Parada in gostujoči študent Shengduo Liu.
Za odstranitev krvnih strdkov iz možganov zdravniki običajno izvajajo endovaskularno operacijo, minimalno invaziven postopek, pri katerem kirurg vstavi tanko nit skozi bolnikovo glavno arterijo, običajno v nogi ali dimljah. Pod fluoroskopskim nadzorom, ki uporablja rentgenske žarke za istočasno slike krvnih žil, kirurg nato ročno zavrti žico navzgor v poškodovane možganske krvne žile. Kateter lahko nato popeljete vzdolž žice, da dostavite zdravilo ali napravo za pridobivanje strdkov na prizadeto območje.
Postopek je lahko fizično zahteven, je dejal Kim, in zahteva, da so kirurgi posebej usposobljeni, da prenesejo ponavljajočo se izpostavljenost fluoroskopiji.
"To je zelo zahtevna veščina in preprosto ni dovolj kirurgov, ki bi oskrbeli paciente, zlasti v primestnih ali podeželskih območjih," je dejal Kim.
Medicinske vodilne žice, ki se uporabljajo pri takšnih postopkih, so pasivne, kar pomeni, da jih je treba manipulirati ročno, in so pogosto izdelane iz jedra iz kovinske zlitine in prevlečene s polimerom, za katerega Kim pravi, da lahko povzroči trenje in poškoduje sluznico krvnih žil. tesen prostor.
Ekipa je ugotovila, da bi razvoj v njihovem laboratoriju lahko pomagal izboljšati takšne endovaskularne postopke, tako pri načrtovanju vodilnih žic kot pri zmanjševanju izpostavljenosti zdravnikov morebitnemu povezanemu sevanju.
V zadnjih nekaj letih je ekipa pridobila strokovno znanje o hidrogelih (biokompatibilnih materialih, ki so večinoma narejeni iz vode) in 3D-tiskanju magnetno aktiviranih materialov, ki jih je mogoče oblikovati za plazenje, skakanje in celo lovljenje žoge, samo če sledite smeri magnet.
V novem dokumentu so raziskovalci združili svoje delo na hidrogelih in magnetni aktivaciji, da bi izdelali magnetno vodljivo, s hidrogelom prevlečeno robotsko žico ali vodilno žico, ki so jo lahko naredili dovolj tanko za magnetno vodenje krvnih žil skozi silikonske replike možganov v naravni velikosti. .
Jedro robotske žice je narejeno iz zlitine niklja in titana ali "nitinola", materiala, ki je hkrati upogljiv in elastičen. Za razliko od obešal, ki ohranijo svojo obliko, ko so upognjeni, se nitinolna žica vrne v prvotno obliko in ji daje več fleksibilnost pri ovijanju tesnih, zavitih krvnih žil. Ekipa je jedro žice premazala z gumijasto pasto ali črnilom in vanj vdelala magnetne delce.
Nazadnje so uporabili kemični postopek, ki so ga predhodno razvili, da prevlečejo in povežejo magnetno prevleko s hidrogelom – materialom, ki ne vpliva na odzivnost osnovnih magnetnih delcev, medtem ko še vedno zagotavlja gladko, biokompatibilno površino brez trenja.
Prikazali so natančnost in aktiviranje robotske žice tako, da so z velikim magnetom (podobno kot lutkovna vrv) vodili žico skozi oviro majhne zanke, ki spominja na žico, ki gre skozi uho igle.
Raziskovalci so žico preizkusili tudi v silikonski repliki glavnih možganskih krvnih žil v naravni velikosti, vključno s strdki in anevrizmami, ki so posnemale CT-skeniranje dejanskih bolnikovih možganov. Ekipa je silikonsko posodo napolnila s tekočino, ki posnema viskoznost krvi , nato ročno manipuliral z velikimi magneti okoli modela, da bi vodil robota skozi vijugasto, ozko pot posode.
Robotske niti je mogoče funkcionalizirati, pravi Kim, kar pomeni, da je mogoče dodati funkcionalnost – na primer dovajanje zdravil, ki zmanjšujejo krvne strdke, ali razbijanje blokad z laserji. Za prikaz slednjega je ekipa zamenjala nitinolna jedra z optičnimi vlakni in ugotovila, da lahko bi magnetno vodili robota in aktivirali laser, ko je dosegel ciljno območje.
Ko so raziskovalci primerjali robotsko žico, prevlečeno s hidrogelom, in neprevlečeno robotsko žico, so ugotovili, da hidrogel žici zagotavlja prepotrebno prednost drsenja, kar ji omogoča, da drsi skozi tesnejše prostore, ne da bi se zagozdila. Pri endovaskularnih postopkih ta lastnost bo ključna za preprečevanje trenja in poškodbe obloge posode med prehajanjem niti.
"Eden od izzivov v kirurgiji je, da lahko prečkamo zapletene krvne žile v možganih, ki imajo tako majhen premer, da komercialni katetri ne morejo doseči," je dejal Kyujin Cho, profesor strojništva na Nacionalni univerzi v Seulu.»Ta študija kaže, kako premagati ta izziv.potencial in omogoča kirurške posege v možganih brez odprte operacije.«
Kako ta nova robotska nit ščiti kirurge pred sevanjem? Magnetno vodljiva vodilna žica odpravlja potrebo po tem, da bi kirurgi potisnili žico v pacientovo krvno žilo, je dejal Kim. To pomeni, da tudi zdravniku ni treba biti blizu pacienta in , kar je še pomembneje, fluoroskop, ki proizvaja sevanje.
V bližnji prihodnosti predvideva endovaskularno kirurgijo, ki bo vključevala obstoječo magnetno tehnologijo, kot so pari velikih magnetov, ki zdravnikom omogočajo, da so zunaj operacijske sobe, stran od fluoroskopov, ki slikajo možgane pacientov, ali celo na povsem drugih lokacijah.
"Obstoječe platforme lahko uporabijo magnetno polje za pacienta in hkrati izvedejo fluoroskopijo, zdravnik pa lahko nadzoruje magnetno polje s krmilno palico v drugi sobi ali celo v drugem mestu," je dejal Kim. "Upamo, da uporabi obstoječo tehnologijo v naslednjem koraku za testiranje naše robotske niti in vivo.«
Financiranje raziskave je delno prišlo iz Urada za pomorske raziskave, Inštituta za nanotehnologijo Soldier MIT in Nacionalne znanstvene fundacije (NSF).
Poročevalka o matični plošči Becky Ferreira piše, da so raziskovalci MIT razvili robotsko nit, ki bi jo lahko uporabili za zdravljenje nevroloških krvnih strdkov ali možganske kapi. Robote bi lahko opremili z zdravili ali laserji, ki bi jih »lahko dostavili na problematična področja možganov.Ta vrsta minimalno invazivne tehnologije lahko pomaga tudi ublažiti škodo zaradi nevroloških nujnih stanj, kot je možganska kap.«
Raziskovalci MIT so ustvarili novo nit magnetronske robotike, ki lahko vijuga skozi človeške možgane, piše Smithsonianov poročevalec Jason Daley. "V prihodnosti bi lahko potovala skozi krvne žile v možganih in pomagala odstraniti blokade," pojasnjuje Daly.
Novinar TechCruncha Darrell Etherington piše, da so raziskovalci MI razvili novo robotsko nit, ki bi jo lahko uporabili za manj invazivno operacijo možganov. Etherington je pojasnil, da bi lahko nova robotska nit »lahko olajšala in naredila bolj dostopno zdravljenje cerebrovaskularnih težav, kot so blokade in lezije, ki lahko povzročijo anevrizme in možgansko kap.
Raziskovalci MIT so razvili novega magnetno nadzorovanega robotskega črva, ki bi lahko nekega dne pomagal narediti možgansko operacijo manj invazivno, poroča Chris Stocker-Walker iz New Scientista. Pri testiranju na silicijevem modelu človeških možganov se lahko robot zvija skozi težko dostopne... doseči krvne žile."
Poročevalec Gizmoda Andrew Liszewski piše, da bi lahko novo nitkasto robotsko delo, ki so ga razvili raziskovalci MIT, uporabili za hitro odstranjevanje blokad in strdkov, ki povzročajo možgansko kap.« Roboti ne bi mogli le narediti operacije po kapi hitrejše in hitrejše, ampak tudi zmanjšati izpostavljenost sevanju. ki jih morajo kirurgi pogosto prenašati,« je pojasnil Liszewski.