Obrázky dostupné ke stažení na webových stránkách tiskového oddělení MIT jsou poskytovány nekomerčním subjektům, tisku a veřejnosti pod licencí Creative Commons Attribution Non-Commercial Non-Derivative License. Poskytnuté obrázky nesmíte měnit, pouze je oříznout na přiměřená velikost.Při kopírování obrázků je nutné použít kredit;pokud není uvedeno níže, uveďte za obrázky „MIT“.
Inženýři z MIT vyvinuli magneticky řiditelného drátěného robota, který může aktivně klouzat úzkými klikatými cestami, jako je labyrintový cévní systém mozku.
V budoucnu může být toto robotické vlákno zkombinováno se stávající endovaskulární technologií, což lékařům umožní na dálku vést robota přes pacientovy mozkové krevní cévy a rychle léčit blokády a léze, jako jsou ty, které se vyskytují u aneuryzmat a mrtvic.
Cévní mozková příhoda je pátou nejčastější příčinou úmrtí a hlavní příčinou invalidity ve Spojených státech.Pokud lze akutní mrtvici léčit během prvních zhruba 90 minut, přežití pacientů se může výrazně zlepšit,“ říká MIT Mechanical Engineering a Zhao Xuanhe, docent stavebního a environmentálního inženýrství, řekli. zablokování během tohoto 'hlavního času', bychom se mohli potenciálně vyhnout trvalému poškození mozku.To je naše naděje."
Zhao a jeho tým, včetně hlavního autora Yoonho Kima, postgraduálního studenta na katedře strojního inženýrství MIT, dnes popisují svůj návrh měkkého robota v časopise Science Robotics. Dalšími spoluautory článku jsou postgraduální student MIT German Alberto Parada a hostující student Shengduo Liu.
K odstranění krevních sraženin z mozku lékaři obvykle provádějí endovaskulární chirurgii, minimálně invazivní postup, při kterém chirurg zavede tenkou nit přes pacientovu hlavní tepnu, obvykle do nohy nebo třísla. Pod fluoroskopickým vedením, které využívá rentgenové paprsky Zobrazte krevní cévy, chirurg poté ručně otočí drát nahoru do poškozených mozkových krevních cév. Katétr pak může být veden podél drátu, aby dopravil lék nebo zařízení k odběru sraženiny do postižené oblasti.
Procedura může být fyzicky náročná, řekl Kim, a vyžaduje, aby chirurgové byli speciálně vyškoleni, aby vydrželi opakované záření z fluoroskopie.
"Je to velmi náročná dovednost a prostě není dostatek chirurgů, kteří by obsluhovali pacienty, zvláště v předměstských nebo venkovských oblastech," řekl Kim.
Lékařské vodicí dráty používané při takových postupech jsou pasivní, což znamená, že se s nimi musí manipulovat ručně a jsou často vyrobeny z jádra z kovové slitiny a potaženy polymerem, který podle Kim může vytvářet tření a poškodit výstelku krevních cév. těsný prostor.
Tým si uvědomil, že vývoj v jejich laboratoři by mohl pomoci zlepšit takové endovaskulární postupy, a to jak při navrhování vodicích drátů, tak při snižování vystavení lékařů jakémukoli souvisejícímu záření.
Během několika posledních let si tým vybudoval odborné znalosti v oblasti hydrogelů (biokompatibilní materiály většinou vyrobené z vody) a magneto-poháněných materiálů pro 3D tisk, které lze navrhnout tak, aby se plazily, skákaly a dokonce chytaly míč, a to pouhým sledováním směru pohybu. magnet.
V novém článku vědci spojili svou práci na hydrogelech a magnetickém ovládání, aby vytvořili magneticky řiditelný robotický drát potažený hydrogelem nebo vodicí drát, který byli schopni vyrobit dostatečně tenký, aby magneticky vedl krevní cévy skrz silikonové repliky mozků v životní velikosti. .
Jádro robotického drátu je vyrobeno z nikl-titanové slitiny nebo „nitinolu“, materiálu, který je ohýbatelný i elastický. Na rozdíl od závěsů, které si při ohýbání zachovávají svůj tvar, se nitinolový drát vrací do svého původního tvaru a dodává mu více flexibilita při obalování těsných, klikatých krevních cév. Tým potáhl jádro drátu gumovou pastou nebo inkoustem a vložil do něj magnetické částice.
Nakonec použili chemický proces, který již dříve vyvinuli, k potažení a spojení magnetického překrytí hydrogelem – materiálem, který neovlivňuje odezvu podkladových magnetických částic, a přitom stále poskytuje hladký, biokompatibilní povrch bez tření.
Předvedli přesnost a aktivaci robotického drátu pomocí velkého magnetu (podobně jako lano loutky) k vedení drátu přes překážkovou dráhu malé smyčky, která připomíná drát procházející očkem jehly.
Vědci také testovali drát na silikonové replice hlavních mozkových cév v životní velikosti, včetně sraženin a aneuryzmat, které napodobovaly CT skeny skutečného pacientova mozku. Tým naplnil silikonovou nádobu kapalinou, která napodobuje viskozitu krve. , pak ručně manipulovali s velkými magnety kolem modelu, aby vedly robota skrz navíjející se úzkou dráhu kontejneru.
Robotická vlákna lze funkcionalizovat, říká Kim, což znamená, že lze přidat funkcionalitu – například dodávání léků, které snižují krevní sraženiny nebo prolamují blokády pomocí laserů. Aby tým demonstroval to druhé, nahradil tým nitinolová jádra vláken optickými vlákny a zjistili, že mohli magneticky navádět robota a aktivovat laser, jakmile dosáhne cílové oblasti.
Když výzkumníci porovnali robotický drát potažený hydrogelem s nepotaženým robotickým drátem, zjistili, že hydrogel poskytuje drátu tolik potřebnou kluzkou výhodu, protože mu umožňuje klouzat přes užší prostory, aniž by se zasekl. Při endovaskulárních procedurách tato vlastnost bude klíčová pro zabránění tření a poškození obložení nádoby při průchodu nití.
"Jednou výzvou v chirurgii je schopnost procházet složitými krevními cévami v mozku, které mají tak malý průměr, že komerční katétry nedosáhnou," řekl Kyujin Cho, profesor strojního inženýrství na Národní univerzitě v Soulu.„Tato studie ukazuje, jak tuto výzvu překonat.potenciál a umožňují chirurgické zákroky v mozku bez otevřené operace.“
Jak toto nové robotické vlákno chrání chirurgy před zářením? Magneticky řiditelný vodicí drát eliminuje potřebu chirurgů zatlačovat drát do pacientovy krevní cévy, řekla Kim. To znamená, že lékař také nemusí být blízko pacienta a důležitější je fluoroskop, který záření produkuje.
V blízké budoucnosti si představuje endovaskulární chirurgii zahrnující stávající magnetické technologie, jako jsou páry velkých magnetů, umožňující lékařům být mimo operační sál, daleko od fluoroskopů, které zobrazují mozky pacientů, nebo dokonce na úplně jiných místech.
"Stávající platformy mohou aplikovat magnetické pole na pacienta a současně provádět fluoroskopii a lékař může ovládat magnetické pole pomocí joysticku v jiné místnosti nebo dokonce v jiném městě," řekl Kim. použijte stávající technologii v dalším kroku k testování našeho robotického vlákna in vivo.“
Financování výzkumu částečně pocházelo z Úřadu pro námořní výzkum, Vojenského nanotechnologického institutu MIT a Národní vědecké nadace (NSF).
Reportérka základní desky Becky Ferreira píše, že výzkumníci z MIT vyvinuli robotické vlákno, které by se dalo použít k léčbě neurologických krevních sraženin nebo mrtvic. Roboti by mohli být vybaveni léky nebo lasery, které „by mohly být dodány do problémových oblastí mozku.Tento typ minimálně invazivní technologie může také pomoci zmírnit poškození z neurologických mimořádných událostí, jako jsou mrtvice.
Výzkumníci z MIT vytvořili nové vlákno magnetronové robotiky, která může procházet lidským mozkem, píše reportér Smithsonian Jason Daley. „V budoucnu by mohla cestovat krevními cévami v mozku, aby pomohla odstranit blokády,“ vysvětluje Daly.
Reportér TechCrunch Darrell Etherington píše, že výzkumníci MI vyvinuli nové robotické vlákno, které by mohlo být použito k tomu, aby byla chirurgie mozku méně invazivní. Etherington vysvětlil, že nové robotické vlákno by „mohlo usnadnit a zpřístupnit léčbu cerebrovaskulárních problémů, jako jsou blokády a léze, které mohou vést k aneuryzmatům a mrtvicím."
Výzkumníci z MIT vyvinuli nového magneticky řízeného robotického červa, který by mohl jednoho dne pomoci učinit operace mozku méně invazivními, uvádí Chris Stocker-Walker z New Scientist. dostat se do krevních cév."
Reportér společnosti Gizmodo Andrew Liszewski píše, že nová robotická práce podobná vláknu vyvinutá výzkumníky z MIT by mohla být použita k rychlému odstranění blokád a sraženin, které způsobují mrtvici." Roboti by mohli nejen zrychlit a zrychlit operace po mrtvici, ale také snížit vystavení záření. že chirurgové často musí vydržet,“ vysvětlil Liszewski.