Ученые МИТ создали роботизированную нить для лечения аневризм и инсультов - Роботех

Ученые МИТ создали роботизированную нить для лечения аневризм и инсультов

Инженеры Массачусетского технологического института разработали магнитоуправляемого нитевидного робота, который может активно скользить по узким извилистым путям, таким как лабиринтная сосудистая сеть мозга.

В будущем эта роботизированная нить может быть соединена с существующими эндоваскулярными технологиями, позволяя врачам удаленно направлять робота через сосуды головного мозга пациента для быстрого лечения закупорок и повреждений, таких как те, которые возникают при аневризмах и инсульте, сообщает пресс-служба МИТ.

«Инсульт является одной из самых распространенных причин смерти и основной причиной инвалидности в Соединенных Штатах. Если острый инсульт можно лечить в течение первых 90 минут или около того, показатели выживаемости пациентов могут значительно возрасти. Если бы мы могли разработать устройство, чтобы обратить вспять закупорку кровеносных сосудов в течение этого« золотого часа », мы могли бы избежать постоянного повреждения головного мозга. Это наша надежда», — говорит доцент кафедры машиностроения и гражданского и экологического проектирования в MIT Сюаньхэ Чжао. 

Чтобы очистить сгустки крови в головном мозге, врачи часто выполняют эндоваскулярную процедуру, минимально инвазивную операцию, при которой хирург вводит тонкий провод через основную артерию пациента, обычно в ногу или пах. Руководствуясь флюороскопом, который одновременно снимает кровеносные сосуды с помощью рентгеновских лучей, хирург затем вручную поворачивает провод в поврежденный сосуд головного мозга. Затем по проволоке можно навинчивать катетер для доставки лекарств или устройств для получения тромбов в пораженную область.

Аспирант факультета машиностроения Массачусетского технологического института и ведущий автор Йонхо Ким говорит, что процедура может быть физически сложной, требуя от хирургов, которые должны быть специально обучены выполнению этой задачи, выдерживать повторное облучение от рентгеноскопии.

Медицинские проводники, используемые в таких процедурах, являются пассивными, то есть ими нужно манипулировать вручную, и обычно они сделаны из сердечника из металлических сплавов, покрытых полимером, материалом, который, по словам Ким, может вызвать трение и повредить футеровку сосуда, если проволока застрять в особенно тесном месте.

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

За последние несколько лет команда проделала огромную работу и создала роботизированную нить с гидрогелевым покрытием или проволочную направляющую, которую учеыне смогли сделать достаточно тонкой, чтобы магнитно провести через силиконовую копию в натуральную величину кровеносных сосудов мозга.

Сердцевина роботизированной нити выполнена из никель-титанового сплава, или нитинола, материала, который является одновременно изогнутым и упругим. В отличие от вешалки для одежды, которая сохранит свою форму при сгибании, нитиноловая проволока вернется к своей первоначальной форме, что даст ей большую гибкость при намотке через узкие извилистые сосуды. Команда покрыла сердечник провода резиновой пастой или чернилами, которые они покрыли магнитными частицами.

Наконец, они использовали химический процесс, разработанный ранее, чтобы покрыть и связать магнитное покрытие с гидрогелем — материалом, который не влияет на чувствительность нижележащих магнитных частиц, но при этом обеспечивает проволоке гладкую, биосовместимую поверхность без трения.

Исследователи также проверили нить в силиконовой копии в натуральную величину основных кровеносных сосудов головного мозга, включая сгустки и аневризмы, смоделированные после компьютерной томографии головного мозга пациента. Команда заполнила силиконовые сосуды жидкостью, имитирующей вязкость крови, а затем вручную манипулировала большим магнитом вокруг модели, чтобы направить робота по извилистым узким траекториям сосудов.

Ким говорит, что роботизированная нить может быть функционализирована, а это означает, что могут быть добавлены функции, например, для доставки лекарств, снижающих сгусток, или для устранения засоров лазерным светом. Чтобы продемонстрировать последнее, команда заменила нитиноловое ядро ​​нити оптическим волокном и обнаружила, что они могут магнитно управлять роботом и активировать лазер, как только робот достигнет целевой области.

Когда исследователи провели сравнение между роботизированной нитью, покрытой и непокрытой гидрогелем, они обнаружили, что гидрогель дает очень необходимое скользкое преимущество, позволяя скользить сквозь более узкие пространства без застревания. В эндоваскулярной хирургии это свойство будет ключевым для предотвращения трения и повреждения прокладок сосудов по мере прохождения нити.

Частично это исследование финансировалось Управлением военно-морских исследований, Институтом солдатских нанотехнологий Массачусетского технологического института и Национальным научным фондом (NSF).

Add a Comment

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *