Imaginile disponibile pentru descărcare pe site-ul Biroului de presă al MIT sunt furnizate entităților non-comerciale, presei și publicului sub o licență Creative Commons Atribuire Non-Comerciale Non-Derivată. Nu trebuie să modificați imaginile furnizate, ci doar să le decupați la dimensiune adecvată. Creditul trebuie utilizat la copierea imaginilor;dacă nu este furnizat mai jos, creditați „MIT” pentru imagini.
Inginerii MIT au dezvoltat un robot asemănător unui fir orientabil magnetic, care poate aluneca activ pe căi înguste și întortocheate, cum ar fi vascularizația labirintică a creierului.
În viitor, acest fir robotic poate fi combinat cu tehnologia endovasculară existentă, permițând medicilor să ghideze de la distanță un robot prin vasele de sânge ale creierului unui pacient pentru a trata rapid blocajele și leziunile, cum ar fi cele care apar în anevrisme și accidente vasculare cerebrale.
„Accidentul vascular cerebral este a cincea cauză de deces și principala cauză de dizabilitate în Statele Unite.Dacă accidentele vasculare cerebrale acute pot fi tratate în primele 90 de minute sau cam asa ceva, supraviețuirea pacientului poate fi îmbunătățită semnificativ”, afirmă MIT Mechanical Engineering și Zhao Xuanhe, profesor asociat de inginerie civilă și de mediu, a spus „Dacă putem proiecta un dispozitiv pentru inversarea vasculară. blocaj în această perioadă de „prime time”, am putea evita leziunile permanente ale creierului.Aceasta este speranța noastră.”
Zhao și echipa sa, inclusiv autorul principal Yoonho Kim, un student absolvent în Departamentul de Inginerie Mecanică al MIT, descriu astăzi designul robotului lor moale în revista Science Robotics. Alți co-autori ai lucrării sunt studentul absolvent al MIT, german Alberto Parada și studentul vizitator. Shengduo Liu.
Pentru a îndepărta cheagurile de sânge din creier, medicii efectuează de obicei o intervenție chirurgicală endovasculară, o procedură minim invazivă în care chirurgul introduce un fir subțire prin artera principală a pacientului, de obicei în picior sau inghinal. Sub ghidaj fluoroscopic, care utilizează raze X pentru a simultan Imaginează vasele de sânge, chirurgul rotește apoi manual firul în sus în vasele de sânge ale creierului deteriorat. Cateterul poate fi apoi trecut de-a lungul firului pentru a livra medicamentul sau dispozitivul de recuperare a cheagurilor în zona afectată.
Procedura poate fi solicitanta din punct de vedere fizic, a spus Kim, si necesita chirurgi sa fie special instruiti pentru a rezista expunerii repetate la radiatii de fluoroscopie.
„Este o abilitate foarte solicitantă și pur și simplu nu există suficienți chirurgi pentru a servi pacienții, în special în zonele suburbane sau rurale”, a spus Kim.
Firele de ghidare medicale utilizate în astfel de proceduri sunt pasive, ceea ce înseamnă că trebuie manipulate manual și sunt adesea făcute dintr-un miez de aliaj metalic și acoperite cu un polimer, despre care Kim spune că poate crea frecare și poate deteriora căptușeala vaselor de sânge. spatiu ingust.
Echipa a realizat că evoluțiile din laboratorul lor ar putea ajuta la îmbunătățirea acestor proceduri endovasculare, atât în ​​proiectarea firelor de ghidare, cât și în reducerea expunerii medicilor la orice radiație asociată.
În ultimii câțiva ani, echipa a acumulat experiență în hidrogeluri (materiale biocompatibile în mare parte din apă) și materiale de imprimare 3D acționate magneto-care pot fi proiectate să se târască, să sară și chiar să prindă o minge, doar urmând direcția magnet.
În noua lucrare, cercetătorii și-au combinat munca pe hidrogeluri și acționarea magnetică pentru a produce un fir robotizat, acoperit cu hidrogel, orientabil magnetic, sau un fir de ghidare, pe care l-au reușit să îl facă suficient de subțire pentru a ghida magnetic vasele de sânge prin creierul replicat de silicon în mărime naturală. .
Miezul firului robotizat este fabricat din aliaj de nichel-titan sau „nitinol”, un material care este atât flexibil, cât și elastic. Spre deosebire de umerase, care își păstrează forma atunci când sunt îndoite, firul de nitinol revine la forma inițială, dându-i mai mult flexibilitate atunci când înfășurați vase de sânge strânse și întortocheate. Echipa a acoperit miezul firului cu pastă de cauciuc sau cerneală și a încorporat particule magnetice în el.
În cele din urmă, au folosit un proces chimic pe care l-au dezvoltat anterior pentru a acoperi și a lega suprafața magnetică cu un hidrogel - un material care nu afectează capacitatea de răspuns a particulelor magnetice subiacente, oferind totuși o suprafață netedă, fără frecare și biocompatibilă.
Ei au demonstrat precizia și activarea firului robotizat folosind un magnet mare (ca o frânghie a unei marionete) pentru a ghida firul prin cursul cu obstacole a unei bucle mici, care amintește de un fir care trece prin urechiul unui ac.
Cercetătorii au testat, de asemenea, firul într-o replică din silicon în mărime naturală a vaselor de sânge majore ale creierului, inclusiv cheaguri și anevrisme, care a imitat scanările CT ale creierului unui pacient real. Echipa a umplut un recipient de silicon cu un lichid care imită vâscozitatea sângelui. , apoi a manipulat manual magneți mari în jurul modelului pentru a ghida robotul prin traseul îngust și înfășurat al containerului.
Firele robotizate pot fi funcționalizate, spune Kim, ceea ce înseamnă că poate fi adăugată funcționalitate - de exemplu, furnizarea de medicamente care reduc cheaguri de sânge sau distrugerea blocajelor cu lasere. Pentru a demonstra acestea din urmă, echipa a înlocuit miezurile de nitinol ale firelor cu fibre optice și a descoperit că puteau ghida magnetic robotul și activa laserul odată ce a ajuns în zona țintă.
Când cercetătorii au comparat firul robotizat acoperit cu hidrogel cu firul robotizat neacoperit, au descoperit că hidrogelul a oferit firului un avantaj alunecos foarte necesar, permițându-i să alunece prin spații mai înguste fără să se blocheze. În procedurile endovasculare, această proprietate va fi esențială pentru a preveni frecarea și deteriorarea căptușelii vasului pe măsură ce firul este trecut.
„O provocare în chirurgie este capacitatea de a traversa vasele de sânge complexe din creier, care au un diametru atât de mic încât cateterele comerciale nu pot ajunge”, a spus Kyujin Cho, profesor de inginerie mecanică la Universitatea Națională din Seul.„Acest studiu arată cum să depășești această provocare.potențial și să permită proceduri chirurgicale în creier fără intervenții chirurgicale deschise.”
Cum protejează acest nou fir robotic chirurgii de radiații?Firul de ghidare orientabil magnetic elimină nevoia chirurgilor de a împinge firul în vasul de sânge al pacientului, a spus Kim. Aceasta înseamnă că, de asemenea, medicul nu trebuie să fie aproape de pacient și , mai important, fluoroscopul care produce radiația.
În viitorul apropiat, el prevede chirurgia endovasculară care încorporează tehnologia magnetică existentă, cum ar fi perechi de magneți mari, care să permită medicilor să se afle în afara sălii de operație, departe de fluoroscoapele care imaginează creierul pacienților sau chiar în locații complet diferite.
„Platformele existente pot aplica un câmp magnetic unui pacient și pot efectua o fluoroscopie în același timp, iar medicul poate controla câmpul magnetic cu un joystick într-o altă cameră sau chiar într-un alt oraș”, a spus Kim. folosiți tehnologia existentă în următorul pas pentru a testa firul nostru robotic in vivo.”
Finanțarea pentru cercetare a venit parțial de la Biroul de Cercetare Navală, Institutul de Nanotehnologie al Soldaților MIT și Fundația Națională pentru Știință (NSF).
Reportera Becky Ferreira scrie că cercetătorii MIT au dezvoltat un fir robotic care ar putea fi folosit pentru a trata cheaguri de sânge neurologice sau accidente vasculare cerebrale. Robotii ar putea fi echipați cu medicamente sau lasere care „ar putea fi livrate în zonele cu probleme ale creierului.Acest tip de tehnologie minim invazivă poate ajuta, de asemenea, la atenuarea daunelor cauzate de urgențele neurologice, cum ar fi accidentele vasculare cerebrale.”
Cercetătorii MIT au creat un nou fir de robotică cu magnetron care poate șerpui prin creierul uman, scrie reporterul Smithsonian Jason Daley. „În viitor, ar putea călători prin vasele de sânge din creier pentru a ajuta la eliminarea blocajelor”, explică Daly.
Reporterul TechCrunch, Darrell Etherington, scrie că cercetătorii MI au dezvoltat un nou fir robotic care ar putea fi folosit pentru a face operația pe creier mai puțin invazivă. Etherington a explicat că noul fir robotic ar putea „ar putea face mai ușor și mai accesibil tratarea problemelor cerebrovasculare, cum ar fi blocajele și leziuni care pot duce la anevrisme și accidente vasculare cerebrale.”
Cercetătorii MIT au dezvoltat un nou vierme robot controlat magnetic care ar putea ajuta într-o zi să facă operația pe creier mai puțin invazivă, raportează Chris Stocker-Walker, de la New Scientist. ajunge la vasele de sânge.”
Reporterul Gizmodo, Andrew Liszewski, scrie că o nouă lucrare robotică în formă de fir dezvoltată de cercetătorii MIT ar putea fi folosită pentru a elimina rapid blocajele și cheagurile care provoacă accidente vasculare cerebrale.”Roboții nu numai că ar putea face operațiile post-accident vascular cerebral din ce în ce mai rapid, ci și să reducă expunerea la radiații. pe care chirurgii trebuie să le îndure adesea”, a explicat Liszewski.