Slike dostupne za preuzimanje na web stranici Tiskovnog ureda MIT-a pružaju se nekomercijalnim subjektima, tisku i javnosti pod nekomercijalnom neizvedenom licencom Creative Commons Attribution. Priložene slike ne smijete mijenjati, samo ih izrežite na odgovarajuća veličina. Kredit se mora koristiti prilikom kopiranja slika;ako nije navedeno u nastavku, navedite "MIT" za slike.
Inženjeri MIT-a razvili su magnetski upravljivog robota nalik žici koji može aktivno kliziti uskim, zavojitim stazama, poput labirintske vaskulature mozga.
U budućnosti bi se ova robotska nit mogla kombinirati s postojećom endovaskularnom tehnologijom, omogućujući liječnicima daljinsko vođenje robota kroz krvne žile mozga pacijenta za brzo liječenje začepljenja i lezija, 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 udar može liječiti u prvih 90 minuta ili tako nešto, preživljavanje pacijenata moglo bi se znatno poboljšati,” kaže MIT Mechanical Engineering i Zhao Xuanhe, izvanredni profesor civilnog inženjerstva i inženjerstva okoliša, rekao je.”Ako možemo dizajnirati uređaj za preokret vaskularnog blokade tijekom ovog 'prime time' razdoblja, potencijalno bismo mogli izbjeći trajno oštećenje mozga.To je naša nada.”
Zhao i njegov tim, uključujući glavnog autora Yoonho Kima, studenta diplomskog studija na Odsjeku za strojarstvo MIT-a, danas opisuju svoj dizajn mekog robota u časopisu Science Robotics. Ostali koautori rada su diplomirani student MIT-a German Alberto Parada i gostujući student Shengduo Liu.
Kako bi uklonili krvne ugruške iz mozga, liječnici obično izvode endovaskularnu operaciju, minimalno invazivni postupak u kojem kirurg umeće tanku nit kroz pacijentovu glavnu arteriju, obično u nogu ili prepone. Pod fluoroskopskim vodstvom, koji koristi X-zrake za istovremeno slike krvnih žila, kirurg zatim ručno rotira žicu prema gore u oštećene moždane krvne žile. Kateter se tada može provući duž žice kako bi se lijek ili uređaj za vađenje ugruška dopremio do zahvaćenog područja.
Zahvat može biti fizički zahtjevan, rekao je Kim, i zahtijeva da kirurzi budu posebno obučeni da izdrže opetovano izlaganje zračenju fluoroskopije.
"To je vrlo zahtjevna vještina i jednostavno nema dovoljno kirurga koji bi opsluživali pacijente, posebno u predgrađima ili ruralnim područjima", rekla je Kim.
Medicinske žice vodilice koje se koriste u takvim postupcima su pasivne, što znači da se njima mora manipulirati ručno, a često su izrađene od jezgre od metalne legure i obložene polimerom, za koji Kim kaže da može stvoriti trenje i oštetiti sluznicu krvnih žila. Privremeno zaglavljeno u posebno tijesan prostor.
Tim je shvatio da razvoj u njihovom laboratoriju može pomoći u poboljšanju takvih endovaskularnih postupaka, kako u dizajnu žica vodilica tako iu smanjenju izloženosti liječnika bilo kakvom povezanom zračenju.
Tijekom proteklih nekoliko godina tim je stekao stručnost u hidrogelovima (biokompatibilnim materijalima koji se uglavnom sastoje od vode) i 3D ispisu magnetski pokretanih materijala koji se mogu dizajnirati za puzanje, skakanje pa čak i hvatanje lopte, samo slijedeći smjer kretanja magnet.
U novom radu, istraživači su kombinirali svoj rad na hidrogelovima i magnetskoj aktivaciji kako bi proizveli magnetski upravljivu robotsku žicu presvučenu hidrogelom ili žicu vodilicu koju su uspjeli napraviti dovoljno tankom da magnetski vodi krvne žile kroz silikonske replike mozgova u prirodnoj veličini .
Jezgra robotske žice izrađena je 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, nitinolska žica se vraća u svoj izvorni oblik, dajući joj više fleksibilnost pri omatanju uskih, krivudavih krvnih žila. Tim je presvukao jezgru žice gumenom pastom ili tintom i u nju ugradio magnetske čestice.
Konačno, upotrijebili su kemijski proces koji su prethodno razvili za oblaganje i spajanje magnetskog sloja s hidrogelom—materijalom koji ne utječe na reakciju magnetskih čestica koje se nalaze ispod, dok još uvijek pruža glatku, biokompatibilnu površinu bez trenja.
Demonstrirali su preciznost i aktivaciju robotske žice korištenjem velikog magneta (slično užetu za 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, koji su oponašali CT skeniranja mozga stvarnog pacijenta. Tim je napunio silikonsku posudu tekućinom koja oponaša viskoznost krvi , zatim je ručno manipulirao velikim magnetima oko modela kako bi vodio robota kroz vijugavu, usku stazu spremnika.
Robotske niti mogu se funkcionalizirati, kaže Kim, što znači da se mogu dodati funkcionalnosti—na primjer, isporuka lijekova koji smanjuju krvne ugruške ili razbijanje blokada laserima. Kako bi demonstrirali potonje, tim je nitinolne jezgre niti zamijenio optičkim vlaknima i otkrio da mogli su magnetski voditi robota i aktivirati laser nakon što dosegne ciljno područje.
Kad su istraživači usporedili robotsku žicu obloženu hidrogelom s robotskom žicom bez premaza, otkrili su da hidrogel daje žici prijeko potrebnu sklisku prednost, omogućujući joj da klizi kroz uže prostore bez da se zaglavi. U endovaskularnim postupcima, ovo će svojstvo biti ključno za sprječavanje trenja i oštećenja obloge žile tijekom prolaska niti.
"Jedan od izazova u kirurgiji je mogućnost prolaska kroz složene krvne žile u mozgu koje su toliko malog promjera da komercijalni kateteri ne mogu dosegnuti", rekao je Kyujin Cho, profesor strojarstva na Nacionalnom sveučilištu u Seulu.“Ova studija pokazuje kako prevladati ovaj izazov.potencijal i omogućiti kirurške zahvate na mozgu bez otvorene operacije.”
Kako ova nova robotska nit štiti kirurge od zračenja? Magnetski upravljiva žica vodilica eliminira potrebu kirurga da guraju žicu u pacijentovu krvnu žilu, rekla je Kim. To znači da liječnik također ne mora biti blizu pacijenta i , što je još važnije, fluoroskop koji proizvodi zračenje.
U bliskoj budućnosti, on predviđa endovaskularnu kirurgiju koja uključuje postojeću magnetsku tehnologiju, kao što su parovi velikih magneta, omogućujući liječnicima da budu izvan operacijske dvorane, daleko od fluoroskopa koji snimaju mozgove pacijenata, ili čak na potpuno različitim lokacijama.
"Postojeće platforme mogu primijeniti magnetsko polje na pacijenta i izvesti fluoroskopiju u isto vrijeme, a liječnik može upravljati magnetskim poljem pomoću joysticka u drugoj sobi ili čak u drugom gradu", rekao je Kim. "Nadamo se koristiti postojeću tehnologiju u sljedećem koraku za testiranje naše robotske niti in vivo.”
Financiranje istraživanja dijelom je stiglo iz Ureda za mornarička istraživanja, Instituta za nanotehnologiju Soldier MIT-a i Nacionalne zaklade za znanost (NSF).
Novinarka Motherboarda 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 hitnim neurološkim stanjima kao što su moždani udari.”
Istraživači MIT-a stvorili su novu nit magnetronske robotike koja može vijugati kroz ljudski mozak, piše izvjestitelj Smithsonian Jason Daley. "U budućnosti bi mogla putovati kroz krvne žile u mozgu kako bi pomogla u uklanjanju blokada", objašnjava Daly.
Novinar TechCruncha Darrell Etherington piše da su istraživači MI razvili novu robotsku nit koja bi se mogla koristiti za manje invazivne operacije mozga. Etherington je objasnio da bi nova robotska nit mogla “moći učiniti lakšom i pristupačnijom liječenje cerebrovaskularnih problema, kao što su blokade i lezije koje mogu dovesti do aneurizme i moždanog udara.”
Istraživači MIT-a razvili su novog magnetski kontroliranog robotskog crva koji bi jednog dana mogao pomoći da operacije mozga budu manje invazivne, izvještava Chris Stocker-Walker iz New Scientista. Kada se testira na silikonskom modelu ljudskog mozga, "robot se može migoljiti kroz teško pristupačne doći do krvnih žila.”
Novinar Gizmoda Andrew Liszewski piše da bi se novi robotski rad sličan nitima koji su razvili istraživači s MIT-a mogao koristiti za brzo uklanjanje blokada i ugrušaka koji uzrokuju moždani udar.” Roboti ne samo da bi operacije nakon moždanog udara mogli učiniti sve bržima i bržima, već i smanjiti izloženost zračenju koje kirurzi često moraju trpjeti”, objasnio je Liszewski.