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MIT 엔지니어들은 뇌의 미로 혈관과 같은 좁고 구불구불한 경로를 능동적으로 활공할 수 있는 자기적으로 조종할 수 있는 와이어와 같은 로봇을 개발했습니다.
미래에 이 로봇 스레드는 기존 혈관 내 기술과 결합되어 의사가 동맥류 및 뇌졸중에서 발생하는 것과 같은 막힘 및 병변을 신속하게 치료하기 위해 환자의 뇌 혈관을 통해 로봇을 원격으로 안내할 수 있습니다.
“뇌졸중은 미국에서 사망의 다섯 번째 주요 원인이자 장애의 주요 원인입니다.급성 뇌졸중을 처음 90분 정도 안에 치료할 수 있다면 환자의 생존율이 크게 향상될 수 있습니다. 이 '프라임 타임' 기간 동안 막히면 잠재적으로 영구적인 뇌 손상을 피할 수 있습니다.그것이 우리의 희망입니다.”
MIT 기계공학과 대학원생 김윤호를 포함한 Zhao와 그의 팀은 오늘 사이언스 로보틱스 저널에 소프트 로봇 디자인을 설명했습니다. 이 논문의 다른 공동 저자는 MIT 대학원생인 독일인 Alberto Parada와 방문 학생입니다. 류성두오.
뇌에서 혈전을 제거하기 위해 의사는 일반적으로 혈관 내 수술을 수행합니다. 이 수술은 외과 의사가 환자의 주요 동맥(일반적으로 다리 또는 사타구니)을 통해 가는 실을 삽입하는 최소 침습 절차입니다. 혈관을 이미지화한 다음 외과의는 와이어를 손상된 뇌 혈관으로 수동으로 회전시킵니다. 그런 다음 카테터를 와이어를 따라 통과시켜 약물 또는 혈전 검색 장치를 영향을 받는 부위로 전달할 수 있습니다.
이 절차는 육체적으로 힘들 수 있으며 외과 의사는 형광투시법의 반복적인 방사선 노출을 견딜 수 있도록 특별히 훈련을 받아야 한다고 Kim은 말했습니다.
"이것은 매우 까다로운 기술이며, 특히 교외나 농촌 지역에서는 환자를 진료할 외과 의사가 충분하지 않습니다."라고 Kim은 말했습니다.
이러한 시술에 사용되는 의료용 가이드와이어는 수동적이어서 수동으로 조작해야 하며 종종 금속 합금 코어로 만들어지고 폴리머로 코팅되어 마찰을 일으키고 혈관 내벽을 손상시킬 수 있다고 Kim은 말합니다. 좁은 공간.
팀은 연구실의 개발이 가이드와이어 설계와 관련 방사선에 대한 의사의 노출 감소 모두에서 이러한 혈관내 절차를 개선하는 데 도움이 될 수 있음을 깨달았습니다.
지난 몇 년 동안 팀은 하이드로겔(주로 물로 구성된 생체 적합성 재료) 및 3D 프린팅 자기 작동 재료에 대한 전문 지식을 구축했습니다. 자석.
새로운 논문에서 연구원들은 하이드로겔과 자기 작동에 대한 연구를 결합하여 자기적으로 조종할 수 있고 하이드로겔로 코팅된 로봇 와이어 또는 가이드와이어를 생산했습니다. .
로봇 와이어의 코어는 구부릴 수 있고 탄성이 있는 재료인 니켈-티타늄 합금 또는 "니티놀"로 만들어집니다. 구부려도 모양을 유지하는 옷걸이와 달리 니티놀 와이어는 원래 모양으로 돌아가서 조밀하고 구불구불한 혈관을 감쌀 때 유연성. 연구팀은 고무 페이스트 또는 잉크로 와이어 코어를 코팅하고 그 안에 자분을 내장했습니다.
마지막으로, 그들은 이전에 개발한 화학 공정을 사용하여 자성 오버레이를 하이드로겔로 코팅하고 결합했습니다.
그들은 바늘귀를 통과하는 철사를 연상시키는 작은 고리의 장애물 코스를 통해 철사를 안내하기 위해 큰 자석(인형의 밧줄과 매우 유사)을 사용하여 로봇 철사의 정확성과 활성화를 시연했습니다.
연구원들은 또한 실제 환자 뇌의 CT 스캔을 모방한 혈전 및 동맥류를 포함한 뇌의 주요 혈관의 실물 크기 실리콘 복제에서 와이어를 테스트했습니다. 팀은 혈액의 점성을 모방한 액체로 실리콘 용기를 채웠습니다. 그런 다음 모델 주변의 큰 자석을 수동으로 조작하여 컨테이너의 구불구불한 좁은 경로를 통해 로봇을 안내합니다.
로봇 스레드는 기능화될 수 있습니다. 예를 들어 혈전을 줄이는 약물을 전달하거나 레이저로 막힌 부분을 깨는 등 기능을 추가할 수 있습니다. 후자를 시연하기 위해 팀은 스레드의 니티놀 코어를 광섬유로 교체했고 그들은 로봇을 자기적으로 안내하고 목표 영역에 도달하면 레이저를 활성화할 수 있습니다.
연구원들은 하이드로겔 코팅된 로봇 와이어를 코팅되지 않은 로봇 와이어와 비교했을 때 하이드로겔이 와이어에 매우 필요한 미끄러운 이점을 제공하여 끼지 않고 더 좁은 공간을 활주할 수 있음을 발견했습니다. 이 속성은 스레드가 통과할 때 마찰과 용기 라이닝의 손상을 방지하는 데 중요합니다.
조규진 서울대 기계공학과 교수는 “수술의 한 가지 과제는 직경이 너무 작아서 상용 카테터가 도달할 수 없는 뇌의 복잡한 혈관을 통과할 수 있다는 것”이라고 말했다.“이 연구는 이 문제를 극복하는 방법을 보여줍니다.개방 수술 없이도 뇌에서 수술 절차를 가능하게 합니다.”
이 새로운 로봇 스레드는 방사선으로부터 의사를 어떻게 보호합니까? 자기적으로 조종 가능한 가이드와이어는 의사가 환자의 혈관에 와이어를 밀어 넣을 필요가 없다고 Kim은 말했습니다. , 더 중요한 것은 방사선을 생성하는 형광 투시경입니다.
가까운 미래에 그는 한 쌍의 큰 자석과 같은 기존 자기 기술을 통합하여 의사가 환자의 뇌를 영상화하는 형광 투시경에서 멀리 떨어져 있거나 심지어 완전히 다른 위치에 있는 수술실 외부에 있을 수 있도록 하는 혈관 내 수술을 구상하고 있습니다.
김 대표는 “기존 플랫폼은 환자에게 자기장을 가하는 동시에 형광투시를 할 수 있고, 의사는 다른 방이나 다른 도시에서도 조이스틱으로 자기장을 제어할 수 있다”고 말했다. 다음 단계에서 기존 기술을 사용하여 로봇 스레드를 생체 내에서 테스트합니다.”
연구 자금은 부분적으로 해군 연구소, MIT의 군인 나노기술 연구소, 국립 과학 재단(NSF)에서 제공되었습니다.
마더보드 기자 베키 페레이라(Becky Ferreira)는 MIT 연구원들이 신경학적 혈전이나 뇌졸중을 치료하는 데 사용할 수 있는 로봇 실을 개발했다고 썼습니다.이러한 유형의 최소 침습 기술은 또한 뇌졸중과 같은 신경학적 응급 상황으로 인한 손상을 완화하는 데 도움이 될 수 있습니다.”
MIT 연구원들은 인간의 뇌를 통과할 수 있는 마그네트론 로봇 공학의 새로운 실을 만들었다고 스미소니언 기자 제이슨 데일리(Jason Daley)는 썼습니다.
TechCrunch 기자 Darrell Etherington은 MI 연구원들이 뇌 수술을 덜 침습적으로 만드는 데 사용할 수 있는 새로운 로봇 실을 개발했다고 썼습니다. 동맥류와 뇌졸중으로 이어질 수 있는 병변.”
MIT 연구원들은 언젠가 뇌 수술을 덜 침습적으로 만드는 데 도움이 될 수 있는 새로운 자기 제어식 로봇 벌레를 개발했다고 New Scientist의 Chris Stocker-Walker가 보고합니다. 혈관에 도달합니다.”
Gizmodo 기자 Andrew Liszewski는 MIT 연구원이 개발한 새로운 실 모양의 로봇 작업을 사용하여 뇌졸중을 유발하는 막힘과 혈전을 신속하게 제거하는 데 사용할 수 있다고 썼습니다. 외과 의사는 종종 견뎌야 합니다.”라고 Liszewski는 설명했습니다.