يتم توفير الصور المتاحة للتنزيل على موقع المكتب الصحفي لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا للكيانات غير التجارية والصحافة والجمهور بموجب ترخيص Creative Commons Attribution غير التجاري غير المشتق. يجب عليك عدم تغيير الصور المقدمة، فقط قم بقصها إلى الحجم المناسب. يجب استخدام الرصيد عند نسخ الصور؛إذا لم يتم توفيرها أدناه، قم بإضافة "MIT" للصور.
قام مهندسو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) بتطوير روبوت يشبه السلك قابل للتوجيه مغناطيسيًا ويمكنه الانزلاق بشكل فعال عبر مسارات ضيقة ومتعرجة، مثل الأوعية الدموية المتاهة في الدماغ.
في المستقبل، يمكن دمج هذا الخيط الآلي مع تكنولوجيا الأوعية الدموية الموجودة، مما يسمح للأطباء بتوجيه الروبوت عن بعد عبر الأوعية الدموية في دماغ المريض لعلاج الانسداد والآفات بسرعة، مثل تلك التي تحدث في تمدد الأوعية الدموية والسكتات الدماغية.
"السكتة الدماغية هي السبب الرئيسي الخامس للوفاة والسبب الرئيسي للإعاقة في الولايات المتحدة.وقال تشاو شوانهي، الأستاذ المساعد في الهندسة المدنية والبيئية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: "إذا كان من الممكن علاج السكتات الدماغية الحادة في أول 90 دقيقة أو نحو ذلك، فقد تتحسن فرص بقاء المريض على قيد الحياة بشكل كبير". انسداد خلال فترة "وقت الذروة" هذه، يمكننا تجنب تلف الدماغ الدائم.هذا هو أملنا."
يصف تشاو وفريقه، بما في ذلك المؤلف الرئيسي يونهو كيم، وهو طالب دراسات عليا في قسم الهندسة الميكانيكية بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، تصميم الروبوت الناعم الخاص بهم اليوم في مجلة Science Robotics. والمؤلفون المشاركون الآخرون في الورقة هم جيرمان ألبرتو بارادا، طالب الدراسات العليا في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وطالب زائر شنجدو ليو.
لإزالة جلطات الدم من الدماغ، يقوم الأطباء عادة بإجراء جراحة الأوعية الدموية، وهو إجراء طفيف التوغل يقوم فيه الجراح بإدخال خيط رفيع عبر الشريان الرئيسي للمريض، عادة في الساق أو الفخذ. تحت توجيه التنظير الفلوري، والذي يستخدم الأشعة السينية في وقت واحد يقوم الجراح بتصوير الأوعية الدموية، ثم يقوم الجراح بتدوير السلك يدويًا إلى الأوعية الدموية التالفة في الدماغ. ويمكن بعد ذلك تمرير القسطرة على طول السلك لتوصيل الدواء أو جهاز استرجاع الجلطة إلى المنطقة المصابة.
وقال كيم إن هذا الإجراء قد يتطلب جهدًا بدنيًا، ويتطلب تدريبًا خاصًا للجراحين على تحمل التعرض المتكرر للإشعاع الناتج عن التنظير الفلوري.
قال كيم: "إنها مهارة تتطلب جهدًا كبيرًا، وببساطة لا يوجد عدد كافٍ من الجراحين لخدمة المرضى، خاصة في الضواحي أو المناطق الريفية".
تعتبر الأسلاك التوجيهية الطبية المستخدمة في مثل هذه الإجراءات سلبية، مما يعني أنه يجب التعامل معها يدويًا، وغالبًا ما تكون مصنوعة من سبيكة معدنية ومغطاة بالبوليمر، والذي يقول كيم إنه يمكن أن يسبب احتكاكًا ويلحق الضرر ببطانة الأوعية الدموية. مساحة ضيقة.
أدرك الفريق أن التطورات في مختبرهم يمكن أن تساعد في تحسين إجراءات الأوعية الدموية، سواء في تصميم الأسلاك التوجيهية أو في تقليل تعرض الأطباء لأي إشعاع مرتبط.
على مدى السنوات القليلة الماضية، اكتسب الفريق خبرة في الهلاميات المائية (مواد متوافقة حيويًا تتكون في معظمها من الماء) ومواد الطباعة ثلاثية الأبعاد التي يتم تشغيلها بالمغناطيس والتي يمكن تصميمها للزحف والقفز وحتى التقاط الكرة، فقط عن طريق اتباع اتجاه الكرة. مغناطيس.
في الورقة الجديدة، جمع الباحثون عملهم على الهلاميات المائية والتشغيل المغناطيسي لإنتاج سلك آلي قابل للتوجيه مغناطيسيًا ومغطى بالهيدروجيل، أو سلك توجيه، وتمكنوا من صنعه رقيقًا بدرجة كافية لتوجيه الأوعية الدموية مغناطيسيًا عبر أدمغة طبق الأصل من السيليكون بالحجم الطبيعي. .
يتكون قلب السلك الآلي من سبائك النيكل والتيتانيوم، أو "النيتينول"، وهي مادة قابلة للانحناء ومرنة. وعلى عكس الشماعات، التي تحتفظ بشكلها عند ثنيها، يعود سلك الننتول إلى شكله الأصلي، مما يمنحه المزيد من القوة. المرونة عند لف الأوعية الدموية الضيقة والمتعرجة. قام الفريق بتغليف قلب السلك بعجينة مطاطية أو حبر، وجزيئات مغناطيسية مدمجة فيه.
أخيرًا، استخدموا عملية كيميائية قاموا بتطويرها سابقًا لتغليف وربط التراكب المغناطيسي بمادة هيدروجيل - وهي مادة لا تؤثر على استجابة الجزيئات المغناطيسية الأساسية، في حين لا تزال توفر سطحًا ناعمًا وخاليًا من الاحتكاك ومتوافقًا حيويًا.
لقد أظهروا دقة وتفعيل السلك الآلي باستخدام مغناطيس كبير (يشبه إلى حد كبير حبل الدمية) لتوجيه السلك عبر مسار العوائق في حلقة صغيرة، تذكرنا بالسلك الذي يمر عبر ثقب الإبرة.
اختبر الباحثون أيضًا السلك في نسخة طبق الأصل من السيليكون بالحجم الطبيعي للأوعية الدموية الرئيسية في الدماغ، بما في ذلك الجلطات وتمدد الأوعية الدموية، والتي تحاكي الأشعة المقطعية لدماغ مريض حقيقي. وملأ الفريق حاوية السيليكون بسائل يحاكي لزوجة الدم. ، ثم تم التعامل يدويًا مع مغناطيسات كبيرة حول النموذج لتوجيه الروبوت عبر المسار الضيق المتعرج للحاوية.
يقول كيم إنه يمكن تشغيل الخيوط الروبوتية، مما يعني إمكانية إضافة وظائف، على سبيل المثال، توصيل الأدوية التي تقلل جلطات الدم أو كسر الانسدادات باستخدام الليزر. ولإثبات هذا الأخير، استبدل الفريق نوى الننتول في الخيوط بألياف بصرية، ووجد أن يمكنهم توجيه الروبوت مغناطيسيًا وتنشيط الليزر بمجرد وصوله إلى المنطقة المستهدفة.
عندما قارن الباحثون السلك الآلي المغطى بالهيدروجيل مع السلك الآلي غير المطلي، وجدوا أن الهيدروجيل زود السلك بميزة الانزلاق التي تشتد الحاجة إليها، مما يسمح له بالانزلاق عبر المساحات الضيقة دون أن يعلق. ستكون هذه الخاصية أساسية لمنع الاحتكاك وتلف بطانة الوعاء أثناء تمرير الخيط.
وقال كيوجين تشو، أستاذ الهندسة الميكانيكية في جامعة سيول الوطنية: "أحد التحديات في الجراحة هو القدرة على اجتياز الأوعية الدموية المعقدة في الدماغ والتي تكون ذات قطر صغير جدًا بحيث لا تستطيع القسطرة التجارية الوصول إليها"."توضح هذه الدراسة كيفية التغلب على هذا التحدي.إمكانية وتمكين العمليات الجراحية في الدماغ دون جراحة مفتوحة.
كيف يحمي هذا الخيط الآلي الجديد الجراحين من الإشعاع؟ قال كيم إن سلك التوجيه القابل للتوجيه مغناطيسيًا يلغي حاجة الجراحين إلى دفع السلك إلى الأوعية الدموية للمريض. وهذا يعني أنه لا يتعين على الطبيب أيضًا أن يكون قريبًا من المريض والأهم من ذلك، المنظار الفلوري الذي ينتج الإشعاع.
في المستقبل القريب، يتصور إجراء جراحة داخل الأوعية الدموية تتضمن التكنولوجيا المغناطيسية الموجودة، مثل أزواج من المغناطيسات الكبيرة، مما يسمح للأطباء بالتواجد خارج غرفة العمليات، بعيدًا عن المناظير الفلورية التي تصور أدمغة المرضى، أو حتى في مواقع مختلفة تمامًا.
وقال كيم: "يمكن للمنصات الحالية تطبيق مجال مغناطيسي على المريض وإجراء التنظير الفلوري في نفس الوقت، ويمكن للطبيب التحكم في المجال المغناطيسي باستخدام عصا التحكم في غرفة أخرى، أو حتى في مدينة مختلفة". استخدم التكنولوجيا الحالية في الخطوة التالية لاختبار خيطنا الآلي في الجسم الحي.
جاء تمويل البحث جزئيًا من مكتب الأبحاث البحرية، ومعهد تكنولوجيا النانو الجندي التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، والمؤسسة الوطنية للعلوم (NSF).
كتبت بيكي فيريرا، مراسلة موقع Motherboard، أن باحثين من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا طوروا خيطًا آليًا يمكن استخدامه لعلاج جلطات الدم العصبية أو السكتات الدماغية. ويمكن تجهيز الروبوتات بأدوية أو أشعة ليزر "يمكن إيصالها إلى المناطق التي تعاني من مشاكل في الدماغ.وقد يساعد هذا النوع من التكنولوجيا طفيفة التوغل أيضًا في تخفيف الأضرار الناجمة عن حالات الطوارئ العصبية مثل السكتات الدماغية.
ابتكر باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا خيطًا جديدًا من الروبوتات المغناطيسية التي يمكن أن تتجول عبر الدماغ البشري، كما كتب مراسل سميثسونيان جيسون دالي. "في المستقبل، يمكن أن ينتقل عبر الأوعية الدموية في الدماغ للمساعدة في إزالة الانسدادات"، كما يوضح دالي.
كتب مراسل TechCrunch داريل إيثرينغتون أن باحثي MI طوروا خيطًا آليًا جديدًا يمكن استخدامه لجعل جراحة الدماغ أقل تدخلاً. وأوضح إيثرينغتون أن الخيط الآلي الجديد يمكن أن "يجعل علاج مشاكل الأوعية الدموية الدماغية أسهل وأكثر سهولة، مثل الانسداد والأورام الدماغية". الآفات التي يمكن أن تؤدي إلى تمدد الأوعية الدموية والسكتات الدماغية.
طور باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا دودة روبوتية جديدة يتم التحكم فيها مغناطيسيًا والتي يمكن أن تساعد يومًا ما في جعل جراحة الدماغ أقل تدخلاً، وفقًا لما ذكره كريس ستوكر ووكر من مجلة نيو ساينتست. وعند اختباره على نموذج السيليكون للدماغ البشري، "يمكن للروبوت أن يتملص من خلال العمليات الصعبة التي يصعب الوصول إليها". تصل إلى الأوعية الدموية."
كتب أندرو ليزفسكي، مراسل Gizmodo، أن العمل الآلي الجديد الذي يشبه الخيوط والذي طوره باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا يمكن استخدامه لإزالة الانسدادات والجلطات التي تسبب السكتات الدماغية بسرعة. وأوضح ليسزيفسكي أن الجراحين غالباً ما يتحملون ذلك.