剑桥,质量。-麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)的工程师们已经开发出一种可磁力控制的机器人线，它可以在狭窄、弯曲的路径中滑动，比如大脑的迷宫血管。
将来，这种线状机器人可以与现有的血管内技术配对，使医生能够通过患者的脑血管远程引导机器人来快速治疗堵塞和病变，例如动脉瘤和中风中发生的血液血管血管血管和病变。
麻省理工学院机械工程和土木与环境工程副教授赵宣和表示:“在美国，中风是第五大死亡原因，也是导致残疾的主要原因。”如果急性中风能在90分钟左右的时间内得到治疗，患者的存活率将显著提高。如果我们能设计出一种设备，在这“黄金时间”内逆转血管堵塞，我们就有可能避免永久性脑损伤。这是我们的希望。”
赵和他的团队，包括第一作者Yoonho Kim，一名研究生麻省理工学院的机械工程系他们在杂志上描述了他们的软机器人设计科学的机器人．该论文的其他合著者是麻省理工学院研究生阿尔贝托·帕拉达和访问学生刘胜多。
让机器人螺纹到紧张的斑点
为了清除大脑中的血栓，医生经常进行血管内手术，这是一种微创手术，其中外科医生穿过患者的主动脉，通常在腿部或腹股沟中插入薄线。由荧光镜引导，同时使用X射线图像的血管，外科医生手动将电线旋转到受损的脑血管中。然后可以将导管沿线拧下以将药物或凝块 - 检索装置输送到受影响的区域。
Kim说，这一过程可能会对身体造成负担，要求外科医生必须接受这项任务方面的专门培训，忍受荧光检查带来的反复辐射。
“这是一项要求很高的技能，而且根本没有足够的外科医生为病人服务，尤其是在郊区或农村地区，”Kim说。
在这些手术中使用的医疗指南是被动的，这意味着它们必须手动操作。它们通常由金属合金芯制成，表面覆盖着聚合物。Kim说，如果电线暂时卡在一个特别狭窄的空间里，这种材料可能会产生摩擦，并损坏血管衬里。
该团队意识到其实验室的发展可以帮助改善导游设计中的这种血管内程序，以及减少医生接触任何相关辐射。
玄河赵，机械工程副教授和麻省理工学院的民事工程教授。来源：麻省理工学院
穿针
在过去几年中，该团队在两者都建立了专业知识水凝胶主要由水制成的生物相容性材料3 d打印magnetically-actuated材料这可以设计用于爬行，跳跃，甚至通过沿磁体的方向爬到球。
在这篇新论文中，研究人员将他们的工作结合在水凝胶在磁性驱动中，他们制造了一种磁性导向的，水凝胶涂层的机器人线或引导线，他们能够把它做得足够薄，以磁性引导穿过一个真人大小的硅胶大脑血管复制品。
机器人螺纹的核心由镍 - 钛合金或“镍钛诺”制成，既是弯曲和弹性的材料。与衣架不同，衣架会在弯曲时保持其形状，镍钛诺克莱焊丝将恢复到原来的形状，使其在缠绕穿透紧张，曲折的船舶方面更具灵活性。该团队用橡胶糊或墨水涂上了电线的核心，它们整个含有磁性颗粒。
最后，他们使用先前开发的化学过程，涂上磁性覆盖物水凝胶- 一种不影响底层磁性颗粒的响应性的材料，但是提供了光滑，无摩擦，生物相容性表面的电线。
机器人报告已经启动了医疗保健机器人工程论坛，将于加利福尼亚州圣克拉拉的12月9日至10日。会议和世博会侧重于改善下一代医疗机器人的设计，开发和制造。了解有关医疗保健机器人工程论坛的更多信息．
测试和向机器人线程添加功能
他们展示了机器人线的精确度和激活能力，使用了一个大磁铁，就像提线木偶的线一样，引导线穿过由小环组成的障碍，让人想起线穿过针眼的过程。
研究人员还在一个真人大小的硅胶大脑主要血管(包括血栓和动脉瘤)复制品中测试了丝线，该复制品模仿的是真实病人的大脑CT扫描。研究小组用模拟血液黏度的液体填充硅胶血管，然后手动操作模型周围的一个大磁铁，以引导机器人通过血管蜿蜒狭窄的路径。
Kim表示，机器人线可以官能化，这意味着可以添加特征 - 例如，以激光减少药物或分解堵塞。为了展示后者，该团队用光纤取代了螺纹的Nitinol核心，发现它们可以磁通转向机器人并一旦机器人达到目标区域就激活激光。
当研究人员在机器人螺纹涂层与水凝胶的无涂层之间的比较时，他们发现水凝胶是一种急需的，湿滑的优势，允许它通过更紧密的空间滑动而不会被卡住。在血管内手术中，随着螺纹通过其方式，这种特性将是防止血管衬里的摩擦和伤害的关键。
Yoonho Kim是麻省理工学院机械工程系的研究生。来源：麻省理工学院
避免辐射
这种新的机器人线是如何保证外科医生不受辐射的呢?金说磁可操纵的导丝使外科医生不再需要将导丝穿过病人的血管。这意味着医生也不必靠近病人，更重要的是，可以产生辐射的荧光镜。
在不久的将来，他设想血管内手术可以结合现有的磁性技术，比如成对的大磁铁，医生可以在手术室外，远离病人大脑的荧光成像，甚至在一个完全不同的位置操纵方向。
“现有的平台可以应用磁场，同时对病人进行透视检查，医生可以在另一个房间，甚至在不同的城市，用操纵杆控制磁场，”Kim说。“下一步，我们希望利用现有技术在体内测试我们的机器人线程。”
这项研究部分由美国海军研究办公室、麻省理工学院士兵纳米技术研究所和国家科学基金会资助。
了下:学生项目，机器人报告，机器人技术•机器人抓手•末端执行器
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