As imaxes dispoñibles para descargar no sitio web da Oficina de Prensa do MIT ofrécense a entidades non comerciais, á prensa e ao público baixo unha Licenza Creative Commons Atribución Non Comercial Non Derivada. Non debe modificar as imaxes proporcionadas, só recortalas ata o tamaño adecuado.O crédito debe utilizarse ao copiar imaxes;se non se indica a continuación, acredite "MIT" para as imaxes.
Os enxeñeiros do MIT desenvolveron un robot semellante a un fío orientable magnéticamente que pode deslizarse activamente por camiños estreitos e sinuosos, como a vasculatura labiríntica do cerebro.
No futuro, este fío robótico pode combinarse coa tecnoloxía endovascular existente, permitindo aos médicos guiar de forma remota un robot a través dos vasos sanguíneos cerebrais dun paciente para tratar rapidamente bloqueos e lesións, como as que se producen en aneurismas e accidentes cerebrovasculares.
"O ictus é a quinta causa de morte e a principal causa de discapacidade nos Estados Unidos.Se os accidentes cerebrovasculares agudos poden ser tratados nos primeiros 90 minutos aproximadamente, a supervivencia do paciente pode mellorar significativamente", di MIT Mechanical Engineering e Zhao Xuanhe, profesor asociado de enxeñería civil e ambiental, dixeron. "Se podemos deseñar un dispositivo para reverter o sistema vascular. bloqueo durante este período de "prime time", poderíamos evitar potencialmente un dano cerebral permanente.Esa é a nosa esperanza".
Zhao e o seu equipo, incluíndo o autor principal Yoonho Kim, un estudante de posgrao no Departamento de Enxeñaría Mecánica do MIT, describen hoxe o seu deseño de robot suave na revista Science Robotics. Outros coautores do traballo son o estudante de posgrao do MIT alemán Alberto Parada e o estudante visitante. Shengduo Liu.
Para eliminar os coágulos de sangue do cerebro, os médicos adoitan realizar unha cirurxía endovascular, un procedemento minimamente invasivo no que o cirurxián introduce un fino fío a través da arteria principal do paciente, xeralmente na perna ou na ingle. A continuación, o cirurxián xira manualmente o fío cara arriba nos vasos sanguíneos do cerebro danados. O catéter pódese pasar polo fío para entregar o fármaco ou o dispositivo de recuperación de coágulos á zona afectada.
O procedemento pode ser fisicamente esixente, dixo Kim, e require que os cirurxiáns estean especialmente adestrados para soportar a exposición repetida á radiación da fluoroscopia.
"É unha habilidade moi esixente e simplemente non hai cirurxiáns suficientes para atender aos pacientes, especialmente nas zonas suburbanas ou rurais", dixo Kim.
Os fíos guía médicos utilizados nestes procedementos son pasivos, o que significa que deben manipularse manualmente, e adoitan estar feitos dun núcleo de aliaxe metálica e recubertos cun polímero, que Kim di que pode crear fricción e danar o revestimento dos vasos sanguíneos. espazo reducido.
O equipo deuse conta de que os desenvolvementos no seu laboratorio poderían axudar a mellorar estes procedementos endovasculares, tanto no deseño de fíos guía como na redución da exposición dos médicos a calquera radiación asociada.
Durante os últimos anos, o equipo adquiriu experiencia en hidroxeles (materiais biocompatibles feitos na súa maioría de auga) e materiais accionados por magneto de impresión en 3D que se poden deseñar para arrastrarse, saltar e ata atrapar unha pelota, só seguindo a dirección do imán.
No novo artigo, os investigadores combinaron o seu traballo sobre hidroxeles e accionamento magnético para producir un fío robótico revestido de hidroxel magnéticamente, ou fío guía, que puideron facer o suficientemente fino para guiar magnéticamente os vasos sanguíneos a través de réplicas de cerebros de silicona de tamaño real. .
O núcleo do fío robótico está feito de aliaxe de níquel-titanio, ou "nitinol", un material que é á vez flexible e elástico. A diferenza dos perchas, que conservan a súa forma cando se doblan, o fío de nitinol volve á súa forma orixinal, dándolle máis flexibilidade ao envolver vasos sanguíneos axustados e tortuosos. O equipo recubriu o núcleo do fío con pasta de goma, ou tinta, e incrustou partículas magnéticas nel.
Finalmente, utilizaron un proceso químico que desenvolveran previamente para recubrir e unir a capa magnética cun hidroxel, un material que non afecta a capacidade de resposta das partículas magnéticas subxacentes, aínda que proporciona unha superficie lisa, libre de fricción e biocompatible.
Demostraron a precisión e a activación do fío robótico utilizando un imán grande (como a corda dun monicreque) para guiar o fío a través da carreira de obstáculos dun pequeno bucle, que lembra un fío que pasa polo ollo dunha agulla.
Os investigadores tamén probaron o fío nunha réplica de silicona de tamaño natural dos principais vasos sanguíneos do cerebro, incluídos coágulos e aneurismas, que imitaban as exploracións por TC do cerebro dun paciente real. O equipo encheu un recipiente de silicona cun líquido que imita a viscosidade do sangue. , entón manipulou manualmente grandes imáns ao redor do modelo para guiar o robot polo camiño estreito e sinuoso do recipiente.
Os fíos robóticos pódense funcionalizar, di Kim, o que significa que se pode engadir funcionalidade, por exemplo, administrar medicamentos que reducen os coágulos sanguíneos ou romper os bloqueos con láseres. Para demostrar isto último, o equipo substituíu os núcleos de nitinol dos fíos por fibras ópticas e descubriu que poderían guiar magneticamente o robot e activar o láser unha vez que chegase á zona de destino.
Cando os investigadores compararon o fío robótico revestido de hidroxel co fío robótico non revestido, descubriron que o hidroxel proporcionaba ao fío unha vantaxe esvaradía moi necesaria, permitíndolle deslizarse por espazos máis reducidos sen que non quedara atascado. Nos procedementos endovasculares, esta propiedade será clave para evitar a fricción e os danos no revestimento da embarcación ao pasar a rosca.
"Un reto da cirurxía é ser capaz de atravesar os complexos vasos sanguíneos do cerebro que son tan pequenos de diámetro que os catéteres comerciais non poden alcanzar", dixo Kyujin Cho, profesor de enxeñería mecánica na Universidade Nacional de Seúl."Este estudo mostra como superar este desafío.potencial e permitir procedementos cirúrxicos no cerebro sen cirurxía aberta".
Como protexe este novo fío robótico aos cirurxiáns da radiación? O fío guía orientable magnéticamente elimina a necesidade de que os cirurxiáns empurran o fío no vaso sanguíneo do paciente, dixo Kim. Isto significa que o médico tampouco ten que estar preto do paciente e , o máis importante, o fluoroscopio que produce a radiación.
Nun futuro próximo, imaxina a cirurxía endovascular que incorpore tecnoloxía magnética existente, como pares de imáns grandes, que permitan aos médicos estar fóra do quirófano, lonxe dos fluoroscopios que imaxen o cerebro dos pacientes, ou mesmo en lugares completamente diferentes.
"As plataformas existentes poden aplicar un campo magnético a un paciente e realizar unha fluoroscopia ao mesmo tempo, e o médico pode controlar o campo magnético cun joystick noutra habitación, ou incluso nunha cidade diferente", dixo Kim. utilizar a tecnoloxía existente no seguinte paso para probar o noso fío robótico in vivo".
O financiamento para a investigación veu en parte da Oficina de Investigación Naval, do Soldier Nanotechnology Institute do MIT e da National Science Foundation (NSF).
A xornalista da placa base Becky Ferreira escribe que os investigadores do MIT desenvolveron un fío robótico que podería usarse para tratar coágulos sanguíneos neurolóxicos ou accidentes cerebrovasculares. Os robots poderían estar equipados con fármacos ou láseres que "poderían ser entregados a áreas problemáticas do cerebro.Este tipo de tecnoloxía minimamente invasiva tamén pode axudar a mitigar os danos derivados de emerxencias neurolóxicas como os accidentes cerebrovasculares".
Os investigadores do MIT crearon un novo fío de robótica de magnetrón que pode serpentear polo cerebro humano, escribe o xornalista do Smithsonian Jason Daley. "No futuro, podería viaxar a través dos vasos sanguíneos do cerebro para axudar a eliminar os bloqueos", explica Daly.
O xornalista de TechCrunch, Darrell Etherington, escribe que os investigadores de MI desenvolveron un novo fío robótico que podería usarse para facer a cirurxía cerebral menos invasiva. lesións que poden provocar aneurismas e accidentes cerebrovasculares".
Os investigadores do MIT desenvolveron un novo verme robótico controlado magnéticamente que algún día podería axudar a facer a cirurxía cerebral menos invasiva, segundo informa Chris Stocker-Walker, do New Scientist. chegar aos vasos sanguíneos".
O xornalista de Gizmodo, Andrew Liszewski, escribe que un novo traballo robótico en forma de fío desenvolvido por investigadores do MIT podería usarse para eliminar rapidamente bloqueos e coágulos que causan accidentes cerebrovasculares. que os cirurxiáns moitas veces teñen que soportar", explicou Liszewski.