磁性机器人在医学上取得进展

#大国科技在百度#CREDIT:BSIP/UNIVERSALIMAGESGROUP

磁性医疗机器人利用磁场梯度来控制设备的运动,最终高精度地进入体内的目标组织。这些磁性机器人可以采用导管和微型或纳米机器人的形式,并由磁性导航系统控制。磁性机器人最近取得了一些进展,为临床诊断和治疗用途开辟了新的可能性。在这一期的《科学机器人》中,我们介绍了采用一系列磁性机器人用于各种医疗应用的研究。

治疗急性缺血性中风等疾病需要微创的方法来进入大脑内的血管。然而,在曲折的船舶网络中航行是一项挑战。Dreyfus等人开发了一种高度灵巧的螺旋磁导向连续体机器人,能够在体内从主动脉弓导航到头部毫米大小的动脉。动脉瘤可导致长期衰弱,目前的治疗方法是栓塞。然而,一些栓塞技术可能不适合有效地阻塞动脉瘤。因此,Liu等人开发了磁性软微纤维机器人,这种机器人能够通过血管系统进行控制导航,并具有形状可重构性,从而在体内对血管进行栓塞。

虽然有效地利用磁场来导航磁性机器人在四肢、头部或表面器官上是可能的,但由于与执行器的距离增加,磁场梯度会减少,因此可能无法进入人体的深层器官。在这种情况下,在控制磁性微型机器人的运动时,重力和血流阻力的影响可能会超过弱磁场强度。Li等人提出了一种算法,该算法可以预测患者相对于重力的最佳位置,从而使微型机器人通过肝动脉有效地进入肝脏。他们通过将临床MRI系统与确定如何利用重力的算法相结合来控制微型机器人的导航,从而提高了体内的递送效率。

在血管内跟踪微型机器人是一个挑战,特别是当需要精确地运送到目标器官时。目前的几种成像方式在长时间实时跟踪微/纳米机器人方面并不是最佳的。Wang等人开发了一种技术,该技术依靠激光散斑对比成像,在体外和体内实时跟踪血管中停滞和流动状态下的磁性纳米颗粒群,而不需要化学对比剂。

这些研究证明了磁性机器人在一系列用例中的潜力。他们还强调了如何采用各种技术来提高磁性机器人的功效和可视化,为有效递送到目标组织提供新的微创机会.



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