Imej yang tersedia untuk dimuat turun di laman web MIT Press Office disediakan kepada entiti bukan komersial, akhbar dan orang ramai di bawah Lesen Atribusi Bukan Komersial Bukan Derivatif Creative Commons. Anda tidak boleh mengubah imej yang disediakan, hanya memangkasnya ke saiz yang sesuai.Kredit mesti digunakan semasa menyalin imej;jika tidak disediakan di bawah, kreditkan "MIT" untuk imej.
Jurutera MIT telah membangunkan robot seperti wayar yang boleh dikendalikan secara magnetik yang boleh meluncur secara aktif melalui laluan yang sempit dan berliku, seperti vaskular labirin otak.
Pada masa hadapan, benang robotik ini mungkin digabungkan dengan teknologi endovaskular sedia ada, membolehkan doktor membimbing robot dari jauh melalui saluran darah otak pesakit untuk merawat penyumbatan dan lesi dengan pantas, seperti yang berlaku pada aneurisme dan strok.
“Angin ahmar adalah penyebab utama kematian kelima dan penyebab utama hilang upaya di Amerika Syarikat.Jika strok akut boleh dirawat dalam 90 minit pertama atau lebih, kelangsungan hidup pesakit mungkin bertambah baik dengan ketara," kata MIT Kejuruteraan Mekanikal dan Zhao Xuanhe, profesor madya kejuruteraan awam dan alam sekitar, berkata."Jika kita boleh mereka bentuk peranti untuk membalikkan vaskular tersumbat dalam tempoh 'masa utama' ini, kita berpotensi mengelakkan kerosakan otak kekal.Itu harapan kami.”
Zhao dan pasukannya, termasuk pengarang utama Yoonho Kim, pelajar siswazah di Jabatan Kejuruteraan Mekanikal MIT, menerangkan reka bentuk robot lembut mereka hari ini dalam jurnal Science Robotics. Pengarang bersama kertas kerja lain ialah pelajar siswazah MIT German Alberto Parada dan pelajar melawat Shengduo Liu.
Untuk mengeluarkan bekuan darah dari otak, doktor biasanya melakukan pembedahan endovaskular, prosedur invasif minimum di mana pakar bedah memasukkan benang nipis melalui arteri utama pesakit, biasanya di kaki atau pangkal paha. Di bawah bimbingan fluoroskopi, yang menggunakan sinar-X secara serentak imej saluran darah, pakar bedah kemudian memutar wayar secara manual ke dalam saluran darah otak yang rosak. Kateter kemudiannya boleh disalurkan di sepanjang wayar untuk menghantar ubat atau alat pengambilan bekuan ke kawasan yang terjejas.
Prosedur itu boleh menuntut secara fizikal, kata Kim, dan memerlukan pakar bedah dilatih khas untuk menahan pendedahan sinaran berulang fluoroskopi.
"Ia adalah kemahiran yang sangat mencabar, dan pakar bedah tidak mencukupi untuk melayani pesakit, terutamanya di kawasan pinggir bandar atau luar bandar," kata Kim.
Wayar panduan perubatan yang digunakan dalam prosedur sedemikian adalah pasif, bermakna ia mesti dimanipulasi secara manual, dan selalunya diperbuat daripada teras aloi logam dan disalut dengan polimer, yang Kim katakan boleh mencipta geseran dan merosakkan lapisan saluran darah. Tersekat buat sementara waktu dalam khususnya ruang yang ketat.
Pasukan itu menyedari bahawa perkembangan dalam makmal mereka boleh membantu meningkatkan prosedur endovaskular sedemikian, baik dalam reka bentuk wayar panduan dan dalam mengurangkan pendedahan doktor kepada sebarang radiasi yang berkaitan.
Sejak beberapa tahun kebelakangan ini, pasukan itu telah membina kepakaran dalam hidrogel (bahan biokompatibel kebanyakannya diperbuat daripada air) dan bahan tergerak magneto cetakan 3D yang boleh direka bentuk untuk merangkak, melompat dan juga menangkap bola, hanya dengan mengikut arahan magnet.
Dalam kertas baharu itu, para penyelidik menggabungkan kerja mereka pada hidrogel dan penggerak magnet untuk menghasilkan wayar robotik bersalut hidrogel yang boleh dikendalikan secara magnetik, atau wayar panduan, yang mereka dapat Dibuat cukup nipis untuk membimbing saluran darah secara magnetik melalui otak replika silikon bersaiz hidup. .
Teras wayar robotik diperbuat daripada aloi nikel-titanium, atau "nitinol", bahan yang boleh dibengkokkan dan kenyal. Tidak seperti penyangkut, yang mengekalkan bentuknya apabila dibengkokkan, wayar nitinol kembali kepada bentuk asalnya, memberikannya lebih banyak fleksibiliti apabila membalut saluran darah yang ketat dan berliku-liku. Pasukan itu menyalut teras wayar dengan pes getah, atau dakwat, dan zarah magnet tertanam di dalamnya.
Akhirnya, mereka menggunakan proses kimia yang telah mereka bangunkan sebelum ini untuk menyalut dan mengikat tindanan magnet dengan hidrogel—bahan yang tidak menjejaskan tindak balas zarah magnet yang mendasari, sambil tetap menyediakan permukaan yang licin, bebas Geseran, biokompatibel.
Mereka menunjukkan ketepatan dan pengaktifan wayar robotik dengan menggunakan magnet besar (sama seperti tali boneka) untuk membimbing wayar melalui laluan halangan gelung kecil, mengingatkan wayar yang melalui mata jarum.
Para penyelidik juga menguji wayar dalam replika silikon bersaiz sebenar bagi saluran darah utama otak, termasuk bekuan dan aneurisme, yang meniru imbasan CT otak pesakit sebenar. Pasukan itu mengisi bekas silikon dengan cecair yang meniru kelikatan darah. , kemudian memanipulasi magnet besar secara manual di sekeliling model untuk membimbing robot melalui laluan sempit bekas itu.
Benang robotik boleh difungsikan, kata Kim, bermakna kefungsian boleh ditambah—contohnya, menghantar ubat yang mengurangkan pembekuan darah atau memecahkan sekatan dengan laser. Untuk menunjukkan yang terakhir, pasukan menggantikan teras nitinol benang dengan gentian optik dan mendapati bahawa mereka boleh membimbing robot secara magnetik dan mengaktifkan laser sebaik sahaja ia mencapai kawasan sasaran.
Apabila para penyelidik membandingkan wayar robotik bersalut hidrogel dengan wayar robotik yang tidak bersalut, mereka mendapati bahawa hidrogel menyediakan wayar dengan kelebihan licin yang sangat diperlukan, membolehkannya meluncur melalui ruang yang lebih ketat tanpa tidak akan tersekat.Dalam prosedur endovaskular, harta ini akan menjadi kunci untuk mengelakkan geseran dan kerosakan pada lapisan kapal semasa benang dilalui.
"Satu cabaran dalam pembedahan adalah dapat melintasi saluran darah kompleks di otak yang berdiameter sangat kecil yang tidak dapat dicapai oleh kateter komersial," kata Kyujin Cho, seorang profesor kejuruteraan mekanikal di Universiti Kebangsaan Seoul.“Kajian ini menunjukkan cara untuk mengatasi cabaran ini.berpotensi dan membolehkan prosedur pembedahan di otak tanpa pembedahan terbuka."
Bagaimanakah benang robotik baharu ini melindungi pakar bedah daripada sinaran? Kawat panduan yang boleh dikendalikan secara magnetik menghilangkan keperluan untuk pakar bedah menolak wayar ke dalam saluran darah pesakit, kata Kim. Ini bermakna doktor juga tidak perlu berada dekat dengan pesakit dan , lebih penting lagi, fluoroskop yang menghasilkan sinaran.
Dalam masa terdekat, beliau membayangkan pembedahan endovaskular yang menggabungkan teknologi magnet sedia ada, seperti sepasang magnet besar, membolehkan doktor berada di luar bilik pembedahan, jauh dari fluoroskop yang menggambarkan otak pesakit, atau bahkan di lokasi yang sama sekali berbeza.
"Platform sedia ada boleh menggunakan medan magnet kepada pesakit dan melakukan fluoroskopi pada masa yang sama, dan doktor boleh mengawal medan magnet dengan kayu bedik di bilik lain, atau bahkan di bandar lain," kata Kim. gunakan teknologi sedia ada dalam langkah seterusnya untuk menguji benang robot kami dalam vivo."
Pembiayaan untuk penyelidikan itu datang sebahagian daripada Pejabat Penyelidikan Tentera Laut, Institut Nanoteknologi Askar MIT, dan Yayasan Sains Kebangsaan (NSF).
Wartawan papan induk Becky Ferreira menulis bahawa penyelidik MIT telah membangunkan benang robot yang boleh digunakan untuk merawat pembekuan darah neurologi atau strok. Robot boleh dilengkapi dengan ubat atau laser yang "boleh dihantar ke kawasan otak yang bermasalah.Teknologi invasif minimum jenis ini juga boleh membantu mengurangkan kerosakan akibat kecemasan neurologi seperti strok."
Penyelidik MIT telah mencipta benang baru robotik magnetron yang boleh berliku-liku melalui otak manusia, wartawan Smithsonian Jason Daley menulis.
Wartawan TechCrunch Darrell Etherington menulis bahawa penyelidik MI telah membangunkan benang robot baru yang boleh digunakan untuk membuat pembedahan otak kurang invasif. Etherington menjelaskan bahawa benang robot baru boleh "mungkin menjadikannya lebih mudah dan lebih mudah untuk merawat masalah serebrovaskular, seperti tersumbat dan lesi yang boleh menyebabkan aneurisma dan strok."
Penyelidik MIT telah membangunkan cacing robotik yang dikawal secara magnetik yang suatu hari nanti boleh membantu menjadikan pembedahan otak kurang invasif, lapor New Scientist's Chris Stocker-Walker. Apabila diuji pada model silikon otak manusia, "robot itu boleh menggeliat melalui sukar untuk- mencapai saluran darah.”
Wartawan Gizmodo, Andrew Liszewski menulis bahawa kerja robot seperti benang baharu yang dibangunkan oleh penyelidik MIT boleh digunakan untuk membersihkan sekatan dan pembekuan yang cepat yang menyebabkan strok. bahawa pakar bedah sering terpaksa bertahan, "jelas Liszewski.