로봇 실은 뇌의 혈관을 통과하도록 설계되었습니다.

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MIT 엔지니어들은 뇌의 미로 혈관계와 같이 좁고 구불구불한 경로를 통해 능동적으로 활주할 수 있는 자기적으로 조종 가능한 실 모양의 로봇을 개발했습니다.

미래에는 이 로봇 스레드가 기존 혈관 내 기술과 결합되어 의사가 환자의 뇌 혈관을 통해 로봇을 원격으로 안내하여 동맥류 및 뇌졸중과 같은 막힘 및 병변을 신속하게 치료할 수 있게 될 것입니다.

“뇌졸중은 미국에서 사망 원인 5위이자 장애 원인 1위입니다. 급성 뇌졸중을 처음 90분 이내에 치료할 수 있다면 환자의 생존율이 크게 높아질 수 있습니다.”라고 MIT 기계 공학 및 토목 및 환경 공학 부교수 Xuanhe Zhao는 말합니다. “이 '골든 아워' 내에 혈관 막힘을 역전시키는 장치를 설계할 수 있다면 잠재적으로 영구적인 뇌 손상을 피할 수 있습니다. 그것이 우리의 희망입니다.”

주저자이자 MIT 기계공학과 대학원생인 김윤호를 포함한 Zhao와 그의 팀은 오늘 Science Robotics 저널에 소프트 로봇 설계를 설명했습니다. 이 논문의 다른 공동 저자는 MIT 대학원생인 독일인 Alberto Parada와 방문 학생인 Shengduo Liu입니다.

빡빡한 곳에서

뇌의 혈전을 제거하기 위해 의사는 대개 다리나 사타구니에 있는 환자의 주동맥을 통해 얇은 와이어를 삽입하는 최소 침습 수술인 혈관내 시술을 수행합니다. X선을 사용하여 혈관을 동시에 영상화하는 투시경의 안내를 받아 외과의사는 수동으로 와이어를 손상된 뇌 혈관 위로 회전시킵니다. 그런 다음 카테터를 와이어를 따라 끼워서 약물이나 혈전 회수 장치를 영향을 받은 부위에 전달할 수 있습니다.

김 박사는 이 수술이 육체적으로 부담스러울 수 있으며, 해당 작업에 대해 특별한 훈련을 받아야 하는 외과의사가 투시법으로 인한 반복적인 방사선 노출을 견뎌야 한다고 말했습니다.

“이것은 까다로운 기술이며, 특히 교외나 시골 지역에서는 환자를 위한 외과 의사가 충분하지 않습니다.”라고 Kim은 말합니다.

이러한 절차에 사용되는 의료용 가이드 와이어는 수동적입니다. 즉, 수동으로 조작해야 하며 일반적으로 금속 합금 코어로 만들어지며 폴리머로 코팅되어 있습니다. 김씨는 와이어가 잠재적으로 마찰을 일으키고 혈관 라이닝을 손상시킬 수 있다고 말했습니다. 특히 좁은 공간에 일시적으로 갇히게 됩니다.

팀은 연구실의 개발이 가이드와이어 설계와 관련 방사선에 대한 의사의 노출을 줄이는 측면에서 혈관내 시술을 개선하는 데 도움이 될 수 있다는 것을 깨달았습니다.

바늘에 실을 꿰는 중

지난 몇 년 동안 팀은 하이드로겔(주로 물로 만들어진 생체 적합 소재)과 3D 프린팅된 자기 작동 소재에 대한 전문 지식을 구축했습니다. 이 소재는 간단한 동작만으로 기어가고, 점프하고, 공을 잡을 수도 있습니다. 자석의 방향을 따라가는 것.

이 새로운 논문에서 연구원들은 하이드로겔과 자기 작동에 대한 연구를 결합하여 자기적으로 조종 가능한 하이드로겔 코팅 로봇 실 또는 가이드와이어를 생성했습니다. 가이드와이어는 실물 크기의 실리콘 복제물을 자기적으로 안내할 수 있을 만큼 얇게 만들 수 있었습니다. 뇌의 혈관 중.

로봇 스레드의 핵심은 니켈-티타늄 합금, 즉 "니티놀"로 만들어지며, 이 재료는 구부러지고 탄력이 있습니다. 구부려도 모양이 유지되는 옷걸이와 달리 니티놀 와이어는 원래 모양으로 돌아가므로 단단하고 구불구불한 용기를 통과할 때 더 많은 유연성을 제공합니다. 연구팀은 와이어 코어를 고무 페이스트 또는 잉크로 코팅했으며, 잉크 전체에 자성 입자를 내장했습니다.