Az MIT Sajtóiroda webhelyéről letölthető képeket a nem kereskedelmi szervezetek, a sajtó és a nyilvánosság számára a Creative Commons Nevezd meg, nem kereskedelmi, nem származékos licenc alapján biztosítjuk. A megadott képeket nem módosíthatod, csak levághatod őket megfelelő méret.A képek másolásakor hitelt kell használni;ha az alábbiakban nincs megadva, a képekért „MIT”-t írjon jóvá.
Az MIT mérnökei kifejlesztettek egy mágnesesen irányítható, drótszerű robotot, amely aktívan képes átsiklani keskeny, kanyargós utakon, például az agy labirintusos érrendszerén.
A jövőben ezt a robotszálat kombinálhatják a meglévő endovaszkuláris technológiával, lehetővé téve az orvosok számára, hogy távolról irányítsák a robotot a páciens agyi ereiben, hogy gyorsan kezeljék az elzáródásokat és elváltozásokat, például az aneurizmák és stroke-ok esetén.
„A stroke az ötödik vezető halálok és a rokkantság vezető oka az Egyesült Államokban.Ha az akut stroke az első 90 percben kezelhető, a betegek túlélése jelentősen javulhat” – mondta az MIT Mechanical Engineering és Zhao Xuanhe, az építő- és környezetmérnöki docens. elzáródást ebben a „főműsoridőben” potenciálisan elkerülhetjük a maradandó agykárosodást.Ez a mi reményünk.”
Zhao és csapata, köztük a vezető szerző, Yoonho Kim, az MIT Gépészmérnöki Tanszékének végzős hallgatója a Science Robotics folyóiratban ismerteti mai puha robottervezésüket. A cikk további társszerzői az MIT végzős hallgatója, German Alberto Parada és vendéghallgató. Shengduo Liu.
A vérrögök agyból való eltávolítására az orvosok általában endovaszkuláris műtétet végeznek, egy minimálisan invazív eljárást, amelyben a sebész egy vékony szálat vezet át a páciens fő artériáján, általában a lábon vagy az ágyékon. Fluoroszkópos irányítás mellett, amely röntgensugárzást használ egyidejűleg A sebész ezután manuálisan felforgatja a drótot a sérült agyi erekbe. Ezután a katétert a vezetéken át lehet vezetni, hogy a gyógyszert vagy a vérrög-visszanyerő eszközt az érintett területre szállítsák.
Az eljárás fizikailag megterhelő lehet, mondta Kim, és megköveteli, hogy a sebészek speciális képzésben részesüljenek, hogy ellenálljanak a fluoroszkópia ismételt sugárterhelésének.
„Ez egy nagyon igényes készség, és egyszerűen nincs elég sebész a betegek kiszolgálására, különösen a külvárosi vagy vidéki területeken” – mondta Kim.
Az ilyen eljárásokhoz használt orvosi vezetődrótok passzívak, vagyis kézzel kell őket manipulálni, és gyakran fémötvözet magból készülnek, és polimerrel vannak bevonva, ami Kim szerint súrlódást okozhat, és károsíthatja az erek bélését. Ideiglenesen beragadt egy különösen szűk hely.
A csapat felismerte, hogy a laboratóriumukban végzett fejlesztések segíthetnek javítani az ilyen endovaszkuláris eljárásokban, mind a vezetődrótok tervezésében, mind pedig az orvosok bármilyen kapcsolódó sugárzásnak való kitettségének csökkentésében.
Az elmúlt néhány év során a csapat szakértelmet halmozott fel a hidrogélek (biokompatibilis anyagok, többnyire vízből készült anyagok) és a 3D-nyomtatáshoz olyan mágnesesen működtetett anyagok terén, amelyek alkalmasak kúszásra, ugrásra és akár labda elkapására is, pusztán az irányt követve. mágnes.
Az új cikkben a kutatók a hidrogélekkel és a mágneses működtetéssel kapcsolatos munkájukat kombinálva egy mágnesesen irányítható, hidrogél bevonatú robothuzalt vagy vezetődrótot hoztak létre, amelyet elég vékonyra tudtak készíteni ahhoz, hogy mágnesesen vezesse át a vérereket életnagyságú szilikon replika agyakon. .
A robothuzal magja nikkel-titán ötvözetből vagy „nitinolból” készül, amely hajlítható és rugalmas is. Ellentétben az akasztókkal, amelyek hajlításkor megtartják formájukat, a nitinolhuzal visszanyeri eredeti alakját, így több lesz. rugalmasság feszes, kanyargós erek becsomagolásakor. A csapat gumipasztával vagy tintával bevonta a huzal magját, és mágneses részecskéket ágyaztak bele.
Végül egy általuk korábban kifejlesztett kémiai eljárást alkalmaztak a mágneses fedőréteg bevonására és kötésére egy hidrogéllel – egy olyan anyaggal, amely nem befolyásolja az alatta lévő mágneses részecskék reakcióképességét, miközben sima, súrlódásmentes, biokompatibilis felületet biztosít.
Bemutatták a robothuzal pontosságát és aktiválását egy nagy mágnes (hasonlóan egy bábkötélhez) segítségével, amellyel a drótot egy kis hurok akadálypályáján vezették át, amely egy tű fokán áthaladó vezetékre emlékeztet.
A kutatók a drótot az agy fő ereinek életnagyságú szilikon másolatán is tesztelték, beleértve a vérrögöket és az aneurizmákat, amelyek utánozták a tényleges páciens agyának CT-vizsgálatát. A csapat a vér viszkozitását utánzó folyadékkal töltött meg egy szilikontartályt. , majd manuálisan manipulált nagy mágneseket a modell körül, hogy a robotot a konténer kanyargós, keskeny pályáján keresztül vezesse.
A robotszálak funkcionalizálhatók, mondja Kim, ami azt jelenti, hogy funkcionalitást lehet hozzáadni – például olyan gyógyszereket lehet szállítani, amelyek csökkentik a vérrögképződést vagy lézerrel megszüntetik az elzáródásokat. Ez utóbbi demonstrálására a csapat a szálak nitinol magjait optikai szálakra cserélte, és megállapította, hogy mágnesesen irányíthatták a robotot és aktiválhatták a lézert, amint az elérte a célterületet.
Amikor a kutatók összehasonlították a hidrogéllel bevont robothuzalt a bevonat nélküli robothuzallal, azt találták, hogy a hidrogél a huzalnak olyan csúszós előnyt biztosít, amely lehetővé teszi, hogy szűkebb helyeken is átsikljon anélkül, hogy elakadna. Az endovaszkuláris eljárások során ez a tulajdonság kulcsfontosságú lesz a súrlódás és az ér bélésének károsodásának elkerülésében a menet áthaladásakor.
"A sebészet egyik kihívása, hogy képesek legyünk áthaladni az agy összetett vérereinek átmérőjén, amelyek olyan kis átmérőjűek, hogy a kereskedelmi katéterek nem érik el" - mondta Kyujin Cho, a Szöuli Nemzeti Egyetem gépészmérnök professzora.„Ez a tanulmány megmutatja, hogyan lehet leküzdeni ezt a kihívást.lehetséges, és lehetővé teszik a sebészeti beavatkozásokat az agyban nyílt műtét nélkül."
Hogyan védi ez az új robotfonal a sebészt a sugárzástól?A mágnesesen irányítható vezetődrótnak köszönhetően nincs szükség arra, hogy a sebészek a drótot a páciens véredényébe nyomják. Ez azt jelenti, hogy az orvosnak nem kell a páciens közelében lennie, , ami még fontosabb, a sugárzást kibocsátó fluoroszkóp.
A közeljövőben olyan endovaszkuláris sebészetet képzel el, amely a meglévő mágneses technológiát, például nagy mágnespárokat is magában foglal, lehetővé téve, hogy az orvosok a műtőn kívül tartózkodjanak, távol a betegek agyát leképező fluoroszkópoktól, vagy akár teljesen más helyeken is.
„A meglévő platformok képesek mágneses teret alkalmazni a páciensre és egyidejűleg fluoroszkópiát is végezni, az orvos pedig irányítani tudja a mágneses teret egy joystick segítségével egy másik szobában, vagy akár egy másik városban” – mondta Kim. használja a meglévő technológiát a következő lépésben robotszálunk in vivo tesztelésére.”
A kutatás finanszírozását részben a Tengerészeti Kutatási Hivatal, a MIT Soldier Nanotechnology Institute és a National Science Foundation (NSF) finanszírozta.
Az alaplap riportere, Becky Ferreira azt írja, hogy az MIT kutatói olyan robotszálat fejlesztettek ki, amely neurológiai vérrögök vagy agyvérzések kezelésére használható. A robotokat fel lehetne szerelni gyógyszerekkel vagy lézerekkel, amelyeket „az agy problémás területeire lehetne juttatni.Ez a fajta minimálisan invazív technológia segíthet a neurológiai vészhelyzetek, például a stroke okozta károk enyhítésében is.”
Az MIT kutatói létrehozták a magnetron robotika új szálát, amely képes átkanyarodni az emberi agyon – írja Jason Daley, a Smithsonian riportere.” A jövőben az agy vérereiben is áthaladhat, hogy segítsen megszüntetni az elzáródásokat” – magyarázza Daly.
A TechCrunch riportere, Darrell Etherington azt írja, hogy az MI-kutatók új robotszálat fejlesztettek ki, amellyel az agyműtétet kevésbé invazívvá tehetik. Etherington kifejtette, hogy az új robotszál „könnyebbé és hozzáférhetőbbé teheti az agyi érrendszeri problémák, például az elzáródások és elváltozások, amelyek aneurizmához és szélütéshez vezethetnek."
Az MIT kutatói kifejlesztettek egy új, mágnesesen vezérelt robotférget, amely egy napon segíthet abban, hogy az agyműtét kevésbé invazív legyen – számol be a New Scientist munkatársa, Chris Stocker-Walker. Amikor az emberi agy szilíciummodelljén tesztelték, „a robot képes átvergődni a nehezen eléri az ereket."
Andrew Liszewski, a Gizmodo riportere azt írja, hogy az MIT kutatói által kifejlesztett új, fonalszerű robotmunka felhasználható a stroke-ot okozó dugulások és vérrögök gyors megszüntetésére.” A robotok nemcsak gyorsabbá és gyorsabbá tehetik az agyvérzés utáni műtétet, hanem csökkenthetik a sugárterhelést is. hogy a sebészeknek gyakran el kell viselniük – magyarázta Liszewski.