Slike dostupne za preuzimanje na web stranici Ureda za štampu MIT-a daju se nekomercijalnim subjektima, štampi i javnosti pod Creative Commons Attribution nekomercijalnom neizvodljivom licencom. Ne smijete mijenjati dostavljene slike, samo ih izrezati na odgovarajuća veličina. Zasluge se moraju koristiti prilikom kopiranja slika;ako nije navedeno ispod, kreditirajte “MIT” za slike.
Inženjeri MIT-a razvili su magnetno upravljivog robota nalik žici koji može aktivno kliziti kroz uske, krivudave staze, kao što je labirint vaskulature mozga.
U budućnosti bi se ova robotska nit mogla kombinirati s postojećom endovaskularnom tehnologijom, omogućavajući liječnicima da daljinski vode robota kroz krvne žile mozga pacijenta kako bi brzo liječili blokade i lezije, poput onih koje se javljaju kod aneurizme i moždanog udara.
“Moždani udar je peti vodeći uzrok smrti i vodeći uzrok invaliditeta u Sjedinjenim Državama.Ako se akutni moždani udari mogu liječiti u prvih 90-ak minuta, preživljavanje pacijenata može biti značajno poboljšano”, kažu MIT Mašinsko inženjerstvo i Zhao Xuanhe, vanredni profesor građevinarstva i inženjerstva zaštite okoliša, rekli su. blokada tokom ovog 'prime time' perioda, potencijalno bismo mogli izbjeći trajno oštećenje mozga.To je naša nada.”
Zhao i njegov tim, uključujući glavnog autora Yoonho Kim, postdiplomca na MIT-ovom odsjeku za mašinstvo, opisuju svoj dizajn mekog robota danas u časopisu Science Robotics. Drugi koautori rada su MIT diplomirani student njemački Alberto Parada i gostujući student Shengduo Liu.
Da bi uklonili krvne ugruške iz mozga, liječnici obično izvode endovaskularnu operaciju, minimalno invazivnu proceduru u kojoj kirurg ubacuje tanku nit kroz pacijentovu glavnu arteriju, obično u nogu ili prepone. Pod fluoroskopskim vodstvom, koji koristi rendgenske zrake za istovremeno snimite krvne žile, kirurg zatim ručno rotira žicu prema gore u oštećene krvne žile mozga. Kateter se zatim može provući duž žice kako bi dopremio lijek ili uređaj za uzimanje ugruška u zahvaćeno područje.
Procedura može biti fizički zahtjevna, rekla je Kim, i zahtijeva od kirurga da budu posebno obučeni da izdrže ponovljeno izlaganje zračenju fluoroskopije.
“To je vrlo zahtjevna vještina i jednostavno nema dovoljno hirurga koji bi opsluživali pacijente, posebno u prigradskim ili ruralnim područjima”, rekao je Kim.
Medicinske žice koje se koriste u takvim procedurama su pasivne, što znači da se njima mora manipulirati ručno, i često su napravljene od jezgre metalne legure i presvučene polimerom, za koji Kim kaže da može stvoriti trenje i oštetiti sluznicu krvnih žila. Privremeno zaglavljeni u posebno uskom prostoru.
Tim je shvatio da razvoj u njihovoj laboratoriji može pomoći da se poboljšaju takve endovaskularne procedure, kako u dizajnu žica vodiča, tako i u smanjenju izloženosti liječnika bilo kakvom povezanom zračenju.
U proteklih nekoliko godina, tim je izgradio stručnost u hidrogelovima (biokompatibilnim materijalima koji su uglavnom napravljeni od vode) i 3D štampanju magnetno aktiviranih materijala koji mogu biti dizajnirani da puze, skaču, pa čak i hvataju loptu, samo prateći smjer magnet.
U novom radu, istraživači su kombinovali svoj rad na hidrogelovima i magnetnom aktiviranju kako bi proizveli robotsku žicu koja se magnetno upravlja, hidrogelom obloženu žicom ili žicom vodičem, koju su uspjeli napraviti dovoljno tankom da magnetski vodi krvne žile kroz silikonske replike mozga u prirodnoj veličini. .
Jezgro robotske žice je napravljeno od legure nikla i titana, ili "nitinola", materijala koji je i savitljiv i elastičan. Za razliku od vješalica koje zadržavaju svoj oblik kada se savijaju, nitinol žica se vraća u prvobitni oblik, dajući joj više fleksibilnost pri omotavanju čvrstih, vijugavih krvnih sudova. Tim je premazao jezgro žice gumenom pastom ili mastilom i u njega ugradio magnetne čestice.
Konačno, upotrijebili su kemijski proces koji su prethodno razvili za oblaganje i vezivanje magnetskog sloja hidrogelom – materijalom koji ne utječe na odziv magnetnih čestica ispod, a istovremeno pruža glatku, biokompatibilnu površinu bez trenja.
Oni su demonstrirali preciznost i aktiviranje robotske žice korištenjem velikog magneta (slično užetu lutke) za vođenje žice kroz niz prepreka male petlje, koja podsjeća na žicu koja prolazi kroz ušicu igle.
Istraživači su također testirali žicu u silikonskoj replici glavnih krvnih žila mozga u prirodnoj veličini, uključujući ugruške i aneurizme, koja je oponašala CT skeniranje mozga stvarnog pacijenta. Tim je napunio silikonsku posudu tekućinom koja imitira viskozitet krvi , zatim ručno manipulirao velikim magnetima oko modela kako bi vodio robota kroz krivudavu, usku stazu kontejnera.
Robotske niti se mogu funkcionalizirati, kaže Kim, što znači da se može dodati funkcionalnost - na primjer, isporuka lijekova koji smanjuju krvne ugruške ili razbijanje blokada laserima. Da bi demonstrirali ovo posljednje, tim je zamijenio nitinolnu jezgru niti optičkim vlaknima i otkrio da mogli su magnetski voditi robota i aktivirati laser kada stigne do ciljanog područja.
Kada su istraživači uporedili robotsku žicu obloženu hidrogelom sa neprevučenom robotskom žicom, otkrili su da hidrogel pruža žici prijeko potrebnu klizavu prednost, omogućavajući joj da klizi kroz uže prostore bez da se zaglavi. U endovaskularnim procedurama, ovo svojstvo će biti ključno za sprječavanje trenja i oštećenja obloge posude dok se navoj prolazi.
"Jedan izazov u hirurgiji je mogućnost prolaska kroz složene krvne sudove u mozgu koji su tako malog prečnika da komercijalni kateteri ne mogu da dosegnu", rekao je Kyujin Cho, profesor mašinstva na Nacionalnom univerzitetu u Seulu.“Ova studija pokazuje kako prevazići ovaj izazov.potencijal i omogućiti kirurške zahvate na mozgu bez otvorene operacije.”
Kako ova nova robotska nit štiti kirurge od zračenja? Magnetsko upravljiva žica vodilica eliminira potrebu da kirurzi guraju žicu u pacijentov krvni sud, rekla je Kim. To znači da doktor također ne mora biti blizu pacijenta i , što je još važnije, fluoroskop koji proizvodi zračenje.
U bliskoj budućnosti, on predviđa endovaskularnu hirurgiju koja će uključiti postojeću magnetnu tehnologiju, kao što su parovi velikih magneta, koji omogućavaju doktorima da budu izvan operacione sale, daleko od fluoroskopa koji snimaju mozak pacijenata, ili čak na potpuno različitim lokacijama.
"Postojeće platforme mogu primijeniti magnetno polje na pacijenta i istovremeno izvršiti fluoroskopiju, a doktor može kontrolirati magnetsko polje pomoću džojstika u drugoj prostoriji, ili čak u drugom gradu", rekao je Kim. "Nadamo se da ćemo upotrijebite postojeću tehnologiju u sljedećem koraku kako biste testirali našu robotsku nit in vivo.”
Finansiranje istraživanja je djelimično došlo od Ureda za pomorska istraživanja, MIT-ovog Instituta za nanotehnologiju vojnika i Nacionalne naučne fondacije (NSF).
Novinarka matične ploče Becky Ferreira piše da su istraživači MIT-a razvili robotsku nit koja bi se mogla koristiti za liječenje neuroloških krvnih ugrušaka ili moždanog udara. Roboti bi mogli biti opremljeni lijekovima ili laserima koji bi se „mogli isporučiti u problematična područja mozga.Ova vrsta minimalno invazivne tehnologije također može pomoći u ublažavanju oštećenja uzrokovanih neurološkim hitnim slučajevima kao što su moždani udar.”
Istraživači MIT-a stvorili su novu nit magnetronske robotike koja može vijugati kroz ljudski mozak, piše reporter Smithsoniana Jason Daley. "U budućnosti bi mogao putovati kroz krvne sudove u mozgu kako bi pomogao u uklanjanju blokada", objašnjava Daly.
Reporter TechCrunch-a Darrell Etherington piše da su istraživači MI razvili novu robotsku nit koja bi se mogla koristiti da operacija na mozgu bude manje invazivna. Etherington je objasnio da bi nova robotska nit mogla „mogla učiniti lakšim i dostupnijim liječenje cerebrovaskularnih problema, kao što su blokade i lezije koje mogu dovesti do aneurizme i moždanog udara.”
Istraživači sa MIT-a razvili su novog magnetno kontroliranog robotskog crva koji bi jednog dana mogao pomoći da operacija na mozgu bude manje invazivna, izvještava Chris Stocker-Walker iz New Scientist. Kada se testira na silikonskom modelu ljudskog mozga, “robot može proći kroz teško za- doći do krvnih sudova.”
Novinar Gizmoda Andrew Liszewski piše da bi se novi robotski rad nalik na niti koji su razvili istraživači MIT-a mogao koristiti za brzo uklanjanje blokada i ugrušaka koji uzrokuju moždane udare.” Roboti ne samo da mogu učiniti operaciju nakon moždanog udara bržom i bržom, već i smanjiti izloženost zračenju da hirurzi često moraju da izdrže”, objasnio je Liszewski.