Obrázky dostupné na stiahnutie na webovej stránke tlačového oddelenia MIT sa poskytujú nekomerčným subjektom, tlači a verejnosti na základe nekomerčnej neodvodenej licencie Creative Commons. Poskytnuté obrázky nesmiete meniť, iba ich orezávať na vhodná veľkosť.Pri kopírovaní obrázkov je potrebné použiť kredit;ak nie je uvedené nižšie, uveďte za obrázky „MIT“.
Inžinieri MIT vyvinuli magneticky ovládateľného drôteného robota, ktorý môže aktívne kĺzať cez úzke, kľukaté cesty, ako je labyrintový vaskulatúra mozgu.
V budúcnosti možno toto robotické vlákno skombinovať s existujúcou endovaskulárnou technológiou, čo lekárom umožní na diaľku viesť robota cez mozgové cievy pacienta, aby rýchlo ošetrili blokády a lézie, ako sú tie, ktoré sa vyskytujú pri aneuryzme a mŕtvici.
„Mŕtvica je piatou najčastejšou príčinou smrti a hlavnou príčinou invalidity v Spojených štátoch.Ak sa akútne mozgové príhody dajú liečiť počas prvých približne 90 minút, prežitie pacientov sa môže výrazne zlepšiť,“ povedali MIT Mechanical Engineering a Zhao Xuanhe, docent stavebného a environmentálneho inžinierstva. zablokovaním počas tohto „hlavného času“ by sme sa mohli potenciálne vyhnúť trvalému poškodeniu mozgu.To je naša nádej."
Zhao a jeho tím, vrátane hlavného autora Yoonho Kima, postgraduálneho študenta na katedre strojárstva MIT, dnes opisujú svoj dizajn mäkkého robota v časopise Science Robotics. Ďalšími spoluautormi článku sú absolvent MIT German Alberto Parada a hosťujúci študent Shengduo Liu.
Na odstránenie krvných zrazenín z mozgu lekári zvyčajne vykonávajú endovaskulárnu chirurgiu, minimálne invazívny zákrok, pri ktorom chirurg zavedie tenkú niť cez hlavnú tepnu pacienta, zvyčajne do nohy alebo slabín. Pod fluoroskopickým vedením, ktoré využíva röntgenové lúče Zobrazte krvné cievy, chirurg potom manuálne otáča drôtom nahor do poškodených mozgových krvných ciev. Katéter sa potom môže viesť pozdĺž drôtu, aby dopravil liek alebo zariadenie na vyhľadávanie zrazeniny do postihnutej oblasti.
Procedúra môže byť fyzicky náročná, povedal Kim, a vyžaduje, aby boli chirurgovia špeciálne vyškolení, aby odolali opakovanému žiareniu pri fluoroskopii.
"Je to veľmi náročná zručnosť a jednoducho nie je dostatok chirurgov, ktorí by obsluhovali pacientov, najmä v predmestských alebo vidieckych oblastiach," povedala Kim.
Lekárske vodiace drôty používané pri takýchto procedúrach sú pasívne, čo znamená, že sa s nimi musí manipulovať manuálne a často sú vyrobené z jadra z kovovej zliatiny a potiahnuté polymérom, ktorý podľa Kim môže spôsobiť trenie a poškodiť výstelku krvných ciev. tesný priestor.
Tím si uvedomil, že vývoj v ich laboratóriu by mohol pomôcť zlepšiť takéto endovaskulárne postupy, a to tak pri navrhovaní vodiacich drôtov, ako aj pri znižovaní vystavenia lekárov akémukoľvek súvisiacemu žiareniu.
Za posledných niekoľko rokov si tím vybudoval odborné znalosti v oblasti hydrogélov (biokompatibilné materiály väčšinou vyrobené z vody) a magneto-poháňaných materiálov s 3D tlačou, ktoré možno navrhnúť tak, aby sa plazili, skákali a dokonca chytili loptu, a to len sledovaním smeru magnet.
V novom dokumente výskumníci spojili svoju prácu na hydrogéloch a magnetickej aktivácii, aby vytvorili magneticky ovládateľný robotický drôt potiahnutý hydrogélom alebo vodiaci drôt, ktorý boli dostatočne tenký na to, aby magneticky viedol krvné cievy cez silikónové repliky mozgu v životnej veľkosti. .
Jadro robotického drôtu je vyrobené zo zliatiny niklu a titánu alebo „nitinolu“, materiálu, ktorý je ohybný aj elastický. Na rozdiel od vešiakov, ktoré si pri ohýbaní zachovávajú svoj tvar, sa nitinolový drôt vracia do pôvodného tvaru a dodáva mu viac flexibilita pri ovíjaní tesných, kľukatých krvných ciev. Tím potiahol jadro drôtu gumovou pastou alebo atramentom a vložil do neho magnetické častice.
Nakoniec použili chemický proces, ktorý predtým vyvinuli, na potiahnutie a spojenie magnetického prekrytia s hydrogélom - materiálom, ktorý neovplyvňuje odozvu základných magnetických častíc, pričom stále poskytuje hladký biokompatibilný povrch bez trenia.
Preukázali presnosť a aktiváciu robotického drôtu pomocou veľkého magnetu (podobne ako bábkové lano) na vedenie drôtu cez prekážkovú dráhu malej slučky, ktorá pripomína drôt prechádzajúci uškom ihly.
Vedci tiež testovali drôt v silikónovej replike hlavných krvných ciev mozgu v životnej veľkosti, vrátane zrazenín a aneuryziem, ktoré napodobňovali CT sken mozgu skutočného pacienta. Tím naplnil silikónovú nádobu kvapalinou, ktorá napodobňuje viskozitu krvi. , potom ručne manipulovali s veľkými magnetmi okolo modelu, aby viedli robota cez navíjajúcu sa úzku dráhu kontajnera.
Robotické vlákna môžu byť funkcionalizované, hovorí Kim, čo znamená, že je možné pridať funkčnosť – napríklad dodávanie liekov, ktoré znižujú krvné zrazeniny alebo prerušujú blokády pomocou laserov. Na demonštráciu toho druhého tím nahradil nitinolové jadrá vlákien optickými vláknami a zistil, že mohli magneticky viesť robota a aktivovať laser, keď dosiahol cieľovú oblasť.
Keď výskumníci porovnali robotický drôt potiahnutý hydrogélom s nepotiahnutým robotickým drôtom, zistili, že hydrogél poskytuje drôtu veľmi potrebnú klzkú výhodu, ktorá mu umožňuje kĺzať cez užšie priestory bez toho, aby sa zasekol. Pri endovaskulárnych procedúrach táto vlastnosť bude kľúčom k zabráneniu trenia a poškodeniu výstelky nádoby pri prechode nite.
"Jednou výzvou v chirurgii je schopnosť prechádzať zložitými krvnými cievami v mozgu, ktoré majú taký malý priemer, že komerčné katétre nedosiahnu," povedal Kyujin Cho, profesor strojného inžinierstva na Národnej univerzite v Soule.„Táto štúdia ukazuje, ako prekonať túto výzvu.potenciál a umožňujú chirurgické zákroky v mozgu bez otvorenej operácie.“
Ako toto nové robotické vlákno chráni chirurgov pred žiarením? Magneticky ovládateľný vodiaci drôt eliminuje potrebu chirurgov vtláčať drôt do cievy pacienta, povedala Kim. To znamená, že lekár tiež nemusí byť blízko pacienta a , čo je dôležitejšie, fluoroskop, ktorý produkuje žiarenie.
V blízkej budúcnosti si predstavuje endovaskulárnu chirurgiu zahŕňajúcu existujúcu magnetickú technológiu, ako sú páry veľkých magnetov, čo lekárom umožňuje byť mimo operačnej sály, ďaleko od fluoroskopov, ktoré zobrazujú mozgy pacientov, alebo dokonca na úplne iných miestach.
"Existujúce platformy môžu aplikovať magnetické pole na pacienta a súčasne vykonávať fluoroskopiu a lekár môže ovládať magnetické pole pomocou joysticku v inej miestnosti alebo dokonca v inom meste," povedala Kim. použite existujúcu technológiu v ďalšom kroku na testovanie nášho robotického vlákna in vivo.“
Financovanie výskumu čiastočne pochádzalo z Úradu pre námorný výskum, Vojenského nanotechnologického inštitútu MIT a Národnej vedeckej nadácie (NSF).
Reportérka základnej dosky Becky Ferreira píše, že výskumníci z MIT vyvinuli robotické vlákno, ktoré by sa dalo použiť na liečbu neurologických krvných zrazenín alebo mozgových príhod. Roboty by mohli byť vybavené liekmi alebo lasermi, ktoré „by mohli byť dodané do problémových oblastí mozgu.Tento typ minimálne invazívnej technológie môže tiež pomôcť zmierniť poškodenie v dôsledku neurologických mimoriadnych udalostí, ako sú mŕtvice.
Výskumníci z MIT vytvorili nové vlákno magnetrónovej robotiky, ktorá môže prechádzať ľudským mozgom, píše Smithsonian reportér Jason Daley. „V budúcnosti by mohla cestovať cez krvné cievy v mozgu, aby pomohla vyčistiť blokády,“ vysvetľuje Daly.
Reportér TechCrunch Darrell Etherington píše, že výskumníci MI vyvinuli nové robotické vlákno, ktoré by sa dalo použiť na to, aby bola operácia mozgu menej invazívna. Etherington vysvetlil, že nové robotické vlákno by „môže uľahčiť a sprístupniť liečbu cerebrovaskulárnych problémov, ako sú blokády a lézie, ktoré môžu viesť k aneuryzme a mŕtvici.
Výskumníci z MIT vyvinuli nového magneticky riadeného robotického červa, ktorý by jedného dňa mohol pomôcť urobiť operáciu mozgu menej invazívnou, uvádza Chris Stocker-Walker z New Scientist. Pri testovaní na silikónovom modeli ľudského mozgu „robot dokáže vykrútiť cez ťažko dostať sa do krvných ciev“.
Reportér spoločnosti Gizmodo Andrew Liszewski píše, že nová robotická práca podobná vláknu vyvinutá výskumníkmi z MIT by sa mohla použiť na rýchle odstránenie blokád a zrazenín, ktoré spôsobujú mŕtvicu.“ Roboty by mohli nielen zrýchliť a zrýchliť operácie po mŕtvici, ale aj znížiť vystavenie žiareniu. že chirurgovia musia často vydržať,“ vysvetlil Liszewski.