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直径仅2毫米磁性机器人可进入最小支气管采样

2022-03-23 08:45:26 | 来源: 科技日报 | 责编: 郑思雯
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  根据21日发表在《软体机器人》杂志上的论文,英国利兹大学“风暴”实验室团队开发了一种“磁性触手机器人”,直径只有2毫米,大约是圆珠笔笔尖的两倍,可由患者体外的磁铁引导进入肺部狭窄的管道。研究证明,这种机器人可以到达肺部最小的支气管处,可采集组织样本或提供癌症治疗。

  目前,医学界使用支气管镜对肺部和呼吸道进行检查,包括使用一个直径约3.5至4毫米的软管状器械穿过鼻子或口腔,进入支气管通道。由于其体积限制,支气管镜只能到达支气管树的上层。

  为了更深入地研究肺部,医生使用直径约2毫米的导管或细管通过支气管镜,进入肺的较细小管。但是,医生在如何移动支气管镜方面受到限制,很难将仪器和导管引导到需要的地方。

  现在,磁性触手机器人的开发使检查更具可操作性,医生可使用个性化的机器人引导系统来应对不同的手术。

  负责监督这项研究的风暴实验室主任皮埃特罗·瓦尔达斯特里教授说:“一个2毫米大小的磁性触手机器人或导管,其形状通过磁性控制以符合支气管树的解剖结构,可以到达肺的大部分区域,这将是检查和治疗可能的肺癌和其他肺部疾病的重要临床工具。”

  为减小机器人的尺寸,同时保持运动的可控性,研究人员用一系列相互连接的圆柱形管段制造了机器人,每个管段直径2毫米,长度约80毫米。这种材料由柔软的弹性体或橡胶状材料制成,其中浸渍了微小的磁性颗粒。

  由于磁性颗粒的存在,在外部磁场的作用下,相互连接的片段可以进行一定的独立移动。于是,磁性触手机器人具有了高度灵活性,能够变形,并且小到可以避免卡在肺部。

  同时,安装在患者外部的机械臂上的磁铁被用来引导机器人进入肺部,这一过程将为每个手术量身定做。

  在手术前,医生将对患者肺部进行扫描,规划机器人通过支气管树的路线,并将其编程到系统中。当患者外部的磁铁移动时,它们会对导管管段中的磁性颗粒产生作用力,导引体内机器人改变形状或方向,从而通过肺部到达可疑病变的位置,进行采集组织样本或提供治疗。

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