يتم توفير الصور المتاحة للتنزيل على موقع MIT Press Office للكيانات غير التجارية والصحافة والجمهور بموجب ترخيص Creative Commons Attribution Non-Commercial Non-Derivative License. يجب عليك عدم تغيير الصور المقدمة ، فقط قصها إلى الحجم المناسب. يجب استخدام الائتمان عند نسخ الصور ؛إذا لم يتم تقديمه أدناه ، ائتمن "MIT" على الصور.
طور مهندسو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا روبوتًا شبيهًا بالسلك يمكن توجيهه مغناطيسيًا يمكنه الانزلاق بفاعلية عبر مسارات ضيقة ومتعرجة ، مثل الأوعية الدموية المتاهة في الدماغ.
في المستقبل ، يمكن دمج هذا الخيط الآلي مع تقنية الأوعية الدموية الموجودة ، مما يسمح للأطباء بتوجيه الروبوت عن بُعد عبر الأوعية الدموية في دماغ المريض لمعالجة الانسدادات 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.إذا كان من الممكن علاج السكتات الدماغية الحادة في أول 90 دقيقة أو نحو ذلك ، فقد يتحسن بقاء المريض بشكل كبير ، "كما يقول MIT Mechanical Engineering و Zhao Xuanhe ، الأستاذ المشارك في الهندسة المدنية والبيئية." إذا كان بإمكاننا تصميم جهاز لعكس الأوعية الدموية الانسداد خلال فترة "الذروة" ، من المحتمل أن نتجنب تلف الدماغ الدائم.هذا هو أملنا ".
وصف زهاو وفريقه ، بما في ذلك المؤلف الرئيسي Yoonho Kim ، وهو طالب دراسات عليا في قسم الهندسة الميكانيكية بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، تصميم الروبوتات اللينة اليوم في مجلة Science Robotics. شنغدو ليو.
لإزالة جلطات الدم من الدماغ ، يقوم الأطباء عادةً بإجراء جراحة الأوعية الدموية الداخلية ، وهي إجراء طفيف التوغل يقوم فيه الجراح بإدخال خيط رفيع عبر الشريان الرئيسي للمريض ، عادةً في الساق أو الفخذ. يصور 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.
قال كيم إن الإجراء يمكن أن يتطلب مجهودًا بدنيًا ، ويتطلب تدريب الجراحين بشكل خاص على تحمل التعرض للإشعاع المتكرر للتنظير التألقي.
قال كيم: "إنها مهارة متطلبة للغاية ، وببساطة لا يوجد عدد كافٍ من الجراحين لخدمة المرضى ، خاصة في الضواحي أو المناطق الريفية".
تعتبر الأسلاك الإرشادية الطبية المستخدمة في مثل هذه الإجراءات سلبية ، مما يعني أنه يجب معالجتها يدويًا ، وغالبًا ما تكون مصنوعة من سبيكة معدنية ومغطاة ببوليمر ، والذي يقول كيم إنه يمكن أن يؤدي إلى احتكاك وتلف بطانة الأوعية الدموية. مساحة ضيقة.
أدرك الفريق أن التطورات في مختبرهم يمكن أن تساعد في تحسين إجراءات الأوعية الدموية الداخلية ، 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 حيوياً في الغالب مصنوعة من الماء) وطباعة ثلاثية الأبعاد للمواد التي تعمل بالمغناطيس والتي يمكن تصميمها للزحف والقفز وحتى التقاط الكرة ، فقط باتباع اتجاه الكرة مغناطيس.
في الورقة الجديدة ، قام الباحثون بدمج عملهم على الهلاميات المائية والتشغيل المغناطيسي لإنتاج سلك آلي قابل للتوجيه مغناطيسيًا ومغلف بالهيدروجيل ، أو سلك توجيهي ، تمكنوا من جعله رقيقًا بدرجة كافية لتوجيه الأوعية الدموية مغناطيسيًا من خلال أدمغة سيليكون بالحجم الطبيعي. .
يتكون قلب السلك الآلي من سبيكة النيكل والتيتانيوم ، أو "نيتينول" ، وهي مادة قابلة للانحناء والمرونة على حدٍ سواء. على عكس الشماعات التي تحتفظ بشكلها عند الثني ، يعود سلك النيتينول إلى شكله الأصلي ، مما يمنحه المزيد المرونة عند لف أوعية دموية متعرجة محكمة ، قام الفريق بتغليف قلب السلك بمعجون مطاطي أو حبر وجزيئات مغناطيسية مدمجة فيه.
أخيرًا ، استخدموا عملية كيميائية طوروها سابقًا لتغليف وربط الغلاف المغناطيسي بهيدروجيل - وهي مادة لا تؤثر على استجابة الجسيمات المغناطيسية الأساسية ، مع توفير سطح أملس وخالي من الاحتكاك ومتوافق حيويًا.
لقد أظهروا دقة وتفعيل السلك الآلي باستخدام مغناطيس كبير (يشبه إلى حد كبير حبل الدمية) لتوجيه السلك خلال مسار عقبة حلقة صغيرة ، تذكرنا بسلك يمر عبر عين الإبرة.
قام الباحثون أيضًا باختبار السلك في نسخة طبق الأصل من السيليكون بالحجم الطبيعي للأوعية الدموية الرئيسية في الدماغ ، بما في ذلك الجلطات وتمدد الأوعية الدموية ، والتي تحاكي التصوير المقطعي المحوسب لدماغ المريض الفعلي ، وقام الفريق بملء حاوية سيليكون بسائل يحاكي لزوجة الدم ، ثم تم التلاعب يدويًا بالمغناطيسات الكبيرة حول النموذج لتوجيه الروبوت عبر المسار الضيق المتعرج للحاوية.
يقول كيم إنه يمكن تفعيل الخيوط الروبوتية ، مما يعني أنه يمكن إضافة وظائف - على سبيل المثال ، توصيل الأدوية التي تقلل جلطات الدم أو تكسر الانسدادات باستخدام الليزر. لإثبات هذا الأخير ، استبدل الفريق نوى الخيوط بالألياف الضوئية ووجدوا 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 يوفر للسلك ميزة الزلقة 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.
قال كيوجين تشو ، أستاذ الهندسة الميكانيكية في جامعة سيول الوطنية: "يتمثل أحد التحديات في الجراحة في القدرة على اجتياز الأوعية الدموية المعقدة في الدماغ والتي يكون قطرها صغيرًا جدًا بحيث لا يمكن للقسطرة التجارية الوصول إليها".توضح هذه الدراسة كيفية التغلب على هذا التحدي.إمكانية وتمكين الإجراءات الجراحية في الدماغ دون جراحة مفتوحة ".
كيف يحمي هذا الخيط الآلي الجديد الجراحين من الإشعاع؟ قال كيم إن السلك التوجيهي المغناطيسي يلغي الحاجة إلى دفع الجراحين للسلك في الأوعية الدموية للمريض ، وهذا يعني أن الطبيب أيضًا لا يجب أن يكون قريبًا من المريض و والأهم من ذلك هو الفلوروسكوب الذي ينتج الإشعاع.
في المستقبل القريب ، يتصور أن تدمج الجراحة داخل الأوعية الدموية التكنولوجيا المغناطيسية الحالية ، مثل أزواج المغناطيسات الكبيرة ، مما يسمح للأطباء بالتواجد خارج غرفة العمليات ، بعيدًا عن أجهزة التنظير الفلورية التي تصور أدمغة المرضى ، أو حتى في مواقع مختلفة تمامًا.
قال 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." استخدام التكنولوجيا الحالية في الخطوة التالية لاختبار الخيط الآلي الخاص بنا في الجسم الحي. "
جاء تمويل البحث جزئيًا من مكتب الأبحاث البحرية ومعهد تكنولوجيا النانو الجندي بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والمؤسسة الوطنية للعلوم (NSF).
كتبت مراسل اللوحة الأم ، بيكي فيريرا ، أن باحثي معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا طوروا خيطًا آليًا يمكن استخدامه لعلاج جلطات الدم العصبية أو السكتات الدماغية. يمكن أن تكون الروبوتات مزودة بأدوية أو أشعة ليزر "يمكن توصيلها إلى مناطق الدماغ التي تعاني من مشاكل.قد يساعد هذا النوع من التكنولوجيا طفيفة التوغل أيضًا في تخفيف الضرر الناجم عن حالات الطوارئ العصبية مثل السكتات الدماغية ".
ابتكر باحثو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا خيطًا جديدًا من الروبوتات المغنطرونية التي يمكن أن تتعرج عبر الدماغ البشري ، كما كتب مراسل مؤسسة سميثسونيان جيسون دالي.
كتب مراسل TechCrunch ، داريل إثيرينجتون ، أن باحثي MI طوروا خيطًا آليًا جديدًا يمكن استخدامه لجعل جراحة الدماغ أقل توغلًا. أوضح إيرينجتون أن الخيط الروبوتي الجديد يمكن أن يجعل من السهل ويسهل الوصول إلى علاج مشاكل الأوعية الدموية الدماغية ، مثل الانسدادات والأوعية الدموية. الآفات التي يمكن أن تؤدي إلى تمدد الأوعية الدموية والسكتات الدماغية ".
طور باحثو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا دودة آلية جديدة يتم التحكم فيها مغناطيسيًا والتي يمكن أن تساعد يومًا ما في جعل جراحة الدماغ أقل توغلًا ، وفقًا لتقرير كريس ستوكر ووكر من نيو ساينتست. عند اختباره على نموذج سيليكون للدماغ البشري ، "يمكن للروبوت أن يتلوى من خلال- تصل إلى الأوعية الدموية ".
كتب مراسل Gizmodo Andrew Liszewski أن عملًا آليًا جديدًا يشبه الخيوط طوره باحثو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا يمكن استخدامه لإزالة الانسدادات والجلطات التي تسبب السكتات الدماغية بسرعة. أوضح ليزيفسكي أن الجراحين غالبًا ما يتحملونه.