Các hình ảnh có sẵn để tải xuống trên trang web của Văn phòng Báo chí MIT được cung cấp cho các tổ chức phi thương mại, báo chí và công chúng theo Giấy phép Phi phái sinh Phi thương mại Ghi công Creative Commons. Bạn không được thay đổi các hình ảnh được cung cấp, chỉ cắt chúng theo kích thước phù hợp. Phải sử dụng tín dụng khi sao chép hình ảnh;nếu không được cung cấp bên dưới, hãy ghi công “MIT” cho hình ảnh.
Các kỹ sư của MIT đã phát triển một robot giống như dây có thể điều khiển bằng từ tính, có thể chủ động lướt qua những con đường hẹp, quanh co, chẳng hạn như mạch máu mê cung của não.
Trong tương lai, sợi robot này có thể được kết hợp với công nghệ nội mạch hiện có, cho phép bác sĩ hướng dẫn robot từ xa đi qua mạch máu não của bệnh nhân để nhanh chóng điều trị tắc nghẽn và tổn thương, chẳng hạn như những tổn thương xảy ra trong chứng phình động mạch và đột quỵ.
“Đột quỵ là nguyên nhân gây tử vong đứng hàng thứ năm và là nguyên nhân hàng đầu gây tàn tật ở Hoa Kỳ.Nếu đột quỵ cấp tính có thể được điều trị trong khoảng 90 phút đầu tiên, khả năng sống sót của bệnh nhân có thể được cải thiện đáng kể”, Kỹ sư Cơ khí MIT và Zhao Xuânhe, phó giáo sư kỹ thuật dân dụng và môi trường, cho biết. “Nếu chúng ta có thể thiết kế một thiết bị đảo ngược mạch máu. tắc nghẽn trong khoảng thời gian 'cao điểm' này, chúng ta có thể tránh được tổn thương não vĩnh viễn.Đó là hy vọng của chúng tôi.”
Zhao và nhóm của ông, bao gồm cả tác giả chính Yoonho Kim, một sinh viên tốt nghiệp Khoa Kỹ thuật Cơ khí của MIT, hôm nay đã mô tả thiết kế robot mềm của họ trên tạp chí Science Robotics. Các đồng tác giả khác của bài báo là sinh viên tốt nghiệp MIT German Alberto Parada và sinh viên thỉnh giảng Shengduo Liu.
Để loại bỏ cục máu đông trong não, các bác sĩ thường thực hiện phẫu thuật nội mạch, một thủ thuật xâm lấn tối thiểu trong đó bác sĩ phẫu thuật đưa một sợi chỉ mỏng qua động mạch chính của bệnh nhân, thường là ở chân hoặc háng. Dưới sự hướng dẫn của huỳnh quang, sử dụng tia X để đồng thời hình ảnh các mạch máu, sau đó bác sĩ phẫu thuật sẽ xoay dây theo cách thủ công vào các mạch máu não bị tổn thương. Sau đó, ống thông có thể được truyền dọc theo dây để đưa thuốc hoặc thiết bị lấy cục máu đông đến khu vực bị ảnh hưởng.
Kim cho biết, quy trình này có thể đòi hỏi nhiều sức lực và yêu cầu bác sĩ phẫu thuật phải được đào tạo đặc biệt để chịu được sự tiếp xúc nhiều lần với bức xạ của phương pháp soi huỳnh quang.
“Đó là một kỹ năng đòi hỏi rất cao và đơn giản là không có đủ bác sĩ phẫu thuật để phục vụ bệnh nhân, đặc biệt là ở khu vực ngoại thành hoặc nông thôn,” Kim nói.
Dây dẫn y tế được sử dụng trong các thủ tục như vậy là thụ động, có nghĩa là chúng phải được thao tác bằng tay và thường được làm bằng lõi hợp kim kim loại và phủ một lớp polymer, mà Kim cho rằng có thể tạo ra ma sát và làm hỏng niêm mạc mạch máu. Tạm thời bị kẹt trong một vật đặc biệt không gian hẹp.
Nhóm nghiên cứu nhận ra rằng sự phát triển trong phòng thí nghiệm của họ có thể giúp cải thiện các quy trình nội mạch như vậy, cả trong việc thiết kế dây dẫn và giảm sự tiếp xúc của bác sĩ với bất kỳ bức xạ liên quan nào.
Trong vài năm qua, nhóm đã xây dựng kiến ​​thức chuyên môn về hydrogel (vật liệu tương thích sinh học chủ yếu được làm từ nước) và vật liệu in 3D được kích hoạt bằng từ tính có thể được thiết kế để bò, nhảy và thậm chí bắt bóng chỉ bằng cách làm theo hướng của nam châm.
Trong bài báo mới, các nhà nghiên cứu đã kết hợp nghiên cứu của họ về hydrogel và sự truyền động từ tính để tạo ra một dây robot hoặc dây dẫn hướng được phủ hydrogel, có thể điều khiển từ tính mà họ có thể chế tạo đủ mỏng để dẫn hướng từ tính các mạch máu đi qua bộ não bản sao silicon có kích thước thật. .
Lõi của dây robot được làm bằng hợp kim niken-titan, hay “nitinol”, một vật liệu vừa có thể uốn cong vừa đàn hồi. Không giống như móc treo, giữ nguyên hình dạng khi uốn cong, dây nitinol trở lại hình dạng ban đầu, mang lại cảm giác chắc chắn hơn. linh hoạt khi quấn chặt các mạch máu quanh co. Nhóm nghiên cứu đã phủ lõi dây bằng hồ cao su hoặc mực và nhúng các hạt từ tính vào trong đó.
Cuối cùng, họ sử dụng quy trình hóa học mà họ đã phát triển trước đó để phủ và liên kết lớp phủ từ tính bằng hydrogel – một vật liệu không ảnh hưởng đến phản ứng của các hạt từ tính bên dưới, trong khi vẫn mang lại bề mặt mịn, không ma sát, tương thích sinh học.
Họ đã chứng minh độ chính xác và khả năng kích hoạt của dây robot bằng cách sử dụng một nam châm lớn (giống như sợi dây của con rối) để dẫn dây đi qua chướng ngại vật của một vòng nhỏ, gợi nhớ đến một sợi dây đi qua lỗ kim.
Các nhà nghiên cứu cũng đã thử nghiệm dây trong một bản sao silicon có kích thước thật của các mạch máu chính của não, bao gồm cả cục máu đông và chứng phình động mạch, mô phỏng ảnh chụp CT não của bệnh nhân thực tế. Nhóm nghiên cứu đã đổ đầy một thùng chứa silicon bằng chất lỏng mô phỏng độ nhớt của máu. , sau đó thao tác thủ công các nam châm lớn xung quanh mô hình để hướng dẫn robot đi qua con đường hẹp, quanh co của container.
Kim nói, các sợi robot có thể được chức năng hóa, nghĩa là chức năng đó có thể được bổ sung - ví dụ, cung cấp thuốc làm giảm cục máu đông hoặc phá vỡ tắc nghẽn bằng tia laser. Để chứng minh điều sau, nhóm đã thay thế lõi nitinol của sợi bằng sợi quang và nhận thấy rằng họ có thể hướng dẫn robot bằng từ tính và kích hoạt tia laser khi nó chạm tới khu vực mục tiêu.
Khi các nhà nghiên cứu so sánh dây robot được phủ hydrogel với dây robot không được phủ, họ phát hiện ra rằng hydrogel mang lại cho dây một lợi thế rất cần thiết về độ trơn trượt, cho phép nó lướt qua những không gian chật hẹp hơn mà không bị kẹt. đặc tính này sẽ là chìa khóa để ngăn ngừa ma sát và hư hỏng lớp lót của bình khi sợi chỉ đi qua.
Kyujin Cho, giáo sư kỹ thuật cơ khí tại Đại học Quốc gia Seoul, cho biết: “Một thách thức trong phẫu thuật là có thể đi qua các mạch máu phức tạp trong não có đường kính nhỏ đến mức ống thông thương mại không thể chạm tới”.“Nghiên cứu này chỉ ra cách vượt qua thử thách này.tiềm năng và cho phép thực hiện các thủ tục phẫu thuật trong não mà không cần phẫu thuật mở.”
Kim cho biết, sợi robot mới này bảo vệ bác sĩ phẫu thuật khỏi bức xạ như thế nào? Dây dẫn hướng có thể điều chỉnh bằng từ tính giúp bác sĩ phẫu thuật không cần phải đẩy dây vào mạch máu của bệnh nhân. Điều này có nghĩa là bác sĩ cũng không cần phải ở gần bệnh nhân và , quan trọng hơn là huỳnh quang tạo ra bức xạ.
Trong tương lai gần, ông hình dung ra phẫu thuật nội mạch kết hợp công nghệ từ tính hiện có, chẳng hạn như cặp nam châm lớn, cho phép bác sĩ ở bên ngoài phòng phẫu thuật, tránh xa đèn huỳnh quang chụp ảnh não bệnh nhân hoặc thậm chí ở những vị trí hoàn toàn khác.
Kim cho biết: “Các nền tảng hiện tại có thể áp dụng từ trường cho bệnh nhân và thực hiện soi huỳnh quang cùng lúc, đồng thời bác sĩ có thể điều khiển từ trường bằng cần điều khiển ở một phòng khác hoặc thậm chí ở một thành phố khác”. sử dụng công nghệ hiện có trong bước tiếp theo để thử nghiệm luồng robot của chúng tôi trong cơ thể.”
Tài trợ cho nghiên cứu một phần đến từ Văn phòng Nghiên cứu Hải quân, Viện Công nghệ nano Người lính của MIT và Quỹ Khoa học Quốc gia (NSF).
Phóng viên trang bo mạch chủ Becky Ferreira viết rằng các nhà nghiên cứu của MIT đã phát triển một sợi robot có thể được sử dụng để điều trị các cục máu đông hoặc đột quỵ thần kinh. Robot có thể được trang bị thuốc hoặc tia laser “có thể được đưa đến các vùng có vấn đề của não.Loại công nghệ xâm lấn tối thiểu này cũng có thể giúp giảm thiểu thiệt hại do các trường hợp khẩn cấp về thần kinh như đột quỵ.”
Các nhà nghiên cứu của MIT đã tạo ra một sợi robot mới có thể đi qua não người, phóng viên Jason Daley của Smithsonian viết. Daly giải thích: “Trong tương lai, nó có thể di chuyển qua các mạch máu trong não để giúp loại bỏ tắc nghẽn”.
Phóng viên Darrell Etherington của TechCrunch viết rằng các nhà nghiên cứu MI đã phát triển một sợi robot mới có thể được sử dụng để giúp phẫu thuật não ít xâm lấn hơn. Etherington giải thích rằng sợi robot mới có thể “có thể giúp việc điều trị các vấn đề về mạch máu não trở nên dễ dàng và dễ tiếp cận hơn, chẳng hạn như tắc nghẽn và những tổn thương có thể dẫn đến chứng phình động mạch và đột quỵ.”
Các nhà nghiên cứu của MIT đã phát triển một loại sâu robot mới được điều khiển bằng từ tính mà một ngày nào đó có thể giúp phẫu thuật não ít xâm lấn hơn, theo báo cáo của Chris Stocker-Walker của New Scientist. Khi được thử nghiệm trên mô hình silicon của não người, “robot có thể luồn lách qua những vật thể khó tiếp cận”. đến được mạch máu.”
Phóng viên Andrew Liszewski của Gizmodo viết rằng một công trình robot giống như sợi chỉ mới do các nhà nghiên cứu MIT phát triển có thể được sử dụng để nhanh chóng loại bỏ tắc nghẽn và cục máu đông gây ra đột quỵ. “Robot không chỉ có thể thực hiện phẫu thuật sau đột quỵ ngày càng nhanh hơn mà còn giảm phơi nhiễm bức xạ mà các bác sĩ phẫu thuật thường phải chịu đựng,” Liszewski giải thích.