Роботизированная нить предназначена для прохождения через кровеносные сосуды мозга

Изображения для загрузки на веб-сайте офиса новостей MIT предоставляются некоммерческим организациям, прессе и широкой публике в соответствии с некоммерческой лицензией Creative Commons «С указанием авторства». Вы не можете изменять предоставленные изображения, кроме как обрезать их до нужного размера. При воспроизведении изображений необходимо использовать кредитную линию; если оно не указано ниже, укажите авторство изображений в «MIT».

Предыдущее изображение Следующее изображение

Инженеры Массачусетского технологического института разработали магнитоуправляемого нитевидного робота, который может активно скользить по узким, извилистым путям, таким как лабиринт сосудов головного мозга.

В будущем эта роботизированная нить может быть объединена с существующими эндоваскулярными технологиями, что позволит врачам удаленно направлять робота через сосуды головного мозга пациента для быстрого лечения закупорок и повреждений, например, возникающих при аневризмах и инсульте.

«Инсульт является пятой причиной смерти и основной причиной инвалидности в Соединенных Штатах. Если острый инсульт можно вылечить в течение первых 90 минут или около того, выживаемость пациентов может значительно увеличиться», — говорит Сюаньхэ Чжао, доцент кафедры машиностроения, а также гражданского и экологического строительства Массачусетского технологического института. «Если бы мы смогли разработать устройство, устраняющее закупорку кровеносных сосудов в течение этого «золотого часа», мы потенциально могли бы избежать необратимого повреждения мозга. Это наша надежда».

Чжао и его команда, в том числе ведущий автор Юнхо Ким, аспирант факультета машиностроения Массачусетского технологического института, сегодня описывают свою конструкцию мягкого робота в журнале Science Robotics. Другими соавторами статьи являются аспирант Массачусетского технологического института Герман Альберто Парада и приглашенный студент Шэндуо Лю.

В узком месте

Чтобы удалить тромбы в головном мозге, врачи часто выполняют эндоваскулярную процедуру — минимально инвазивную операцию, при которой хирург вводит тонкую проволоку через главную артерию пациента, обычно в ноге или в паху. Под руководством флюороскопа, который одновременно визуализирует кровеносные сосуды с помощью рентгеновских лучей, хирург затем вручную вращает провод в поврежденный сосуд головного мозга. Затем вдоль проволоки можно пропустить катетер для доставки лекарств или устройств для извлечения тромбов в пораженный участок.

Ким говорит, что процедура может быть физически утомительной и требовать от хирургов, которые должны быть специально обучены выполнению этой задачи, выдерживать многократное радиационное облучение при рентгеноскопии.

«Это требовательный навык, и хирургов для пациентов просто не хватает, особенно в пригородах и сельской местности», — говорит Ким.

Медицинские проводники, используемые в таких процедурах, являются пассивными, то есть ими необходимо манипулировать вручную, и обычно они изготавливаются из сердцевины из металлических сплавов, покрытых полимером, материалом, который, по словам Кима, потенциально может вызвать трение и повредить оболочки сосудов, если провод будет поврежден. временно застрять в особенно тесном пространстве.

Команда поняла, что разработки в их лаборатории могут помочь улучшить такие эндоваскулярные процедуры, как в конструкции проводника, так и в снижении воздействия на врачей любого связанного с ними излучения.

Заправка иглы

За последние несколько лет команда накопила опыт как в гидрогелях — биосовместимых материалах, состоящих в основном из воды, так и в материалах с магнитным приводом, напечатанных на 3D-принтере, которые можно спроектировать для ползания, прыжков и даже ловли мяча, просто следуя направлению магнита.

В этой новой статье исследователи объединили свою работу в области гидрогелей и магнитного воздействия, чтобы создать магнитоуправляемую роботизированную нить с гидрогелевым покрытием или проводник, который они смогли сделать достаточно тонким, чтобы магнитно проводить через силиконовую копию в натуральную величину. кровеносных сосудов головного мозга.

Сердечник роботизированной нити изготовлен из никель-титанового сплава, или нитинола, гибкого и упругого материала. В отличие от вешалки для одежды, которая сохраняла бы свою форму при сгибании, нитиноловая проволока возвращалась к своей первоначальной форме, что давало ей большую гибкость при намотке через узкие, извилистые сосуды. Команда покрыла сердцевину провода эластичной пастой или чернилами, в которые добавили магнитные частицы.