微型奇迹无线微型机器人成功导航动脉

有史以来第一次，无线微型机器人沿着动脉血流和逆着动脉血流在狭窄的血管中行驶。特温特大学和拉德布杜姆大学的研究人员将螺旋形机器人插入带有肾脏的分离主动脉中，并使用机器人控制的旋转磁铁来控制它们。HealthHolland最近授予了一项拨款，以进一步开发能够清除血栓的技术。

全世界每年有四分之一的人死于血栓引起的疾病。血凝块堵塞血管，阻止血液将氧气输送到身体的某些部位。

外科医生可以使用灵活的器械去除血凝块，从而使血液再次流动，但身体的某些区域很难到达。Millirobots可以克服这些限制并清除难以到达的血管中的血凝块。

协同胜利

研究人员表明，这些微型机器人能够穿过血管。但要做到这一点，微型机器人需要动力，才能上下移动并准确地控制和定位。最后但并非最不重要的一点是，它们需要具有生物相容性，并且不会对血管内部造成进一步的损伤。在特温特大学技术医学中心，研究人员用真实的主动脉和肾脏进行了实验。

“这需要跨学科的方法以及许多不同部门的合作。机器人实验室、生物界面实验室、血液实验室、DesignLab、LipoCoat和MESA+都帮助我们取得了这一成功成果”，研究员IslamKhalil解释道。

以精准为指导

在实验中，研究人员使用机器人控制的旋转磁场来无线控制微型机器人。借助X射线机，他们能够在主动脉中操纵微型机器人时对其进行定位。

研究人员将主动脉内的最大动脉流量维持在每分钟120毫升。但有了更强的磁场，微型机器人应该能够克服更大的血流。毫机器人可以进行稳定的顺流和逆流直线运行，也可以同时与多个机器人一起运行。

微型奇迹

机器人本身是3D打印的螺旋状物体，内部有一个小型永磁体。

“这种长度仅为一毫米、直径为一毫米的微小磁铁的放置方式使其可以双向旋转‘螺丝’。这样可以逆流游泳，然后转身游回来”，哈利勒解释道。

体积小使得可以同时使用多个机器人。螺钉的形状使得钻穿血凝块成为可能。

释放潜力

“这些微型机器人在血管手术中具有巨大的潜力”，Radboudumc的血管外科医生MichielWarle说。

“目前，我们使用血液稀释剂和灵活的工具，但微型机器人可以移动到难以到达的动脉，而只需要插入最小的切口。”

在与Radboudumc和TriticumMedical(以色列)的新合作中，研究人员将进一步开发微型机器人，使其能够无线去除血栓。该联盟将研究如何利用这项技术，促进医疗机器人和技术医学领域的合作发展。

除了分解血栓以促进动脉血液流动外，该技术还可以用于其他有针对性的干预措施。“机器人可以将药物输送到体内最需要药物的特定部位。这样我们对身体其他部位的副作用就会降到最低”，哈利勒解释道。

协作的力量

这项研究是Radboudumc和特温特大学之间的合作。它获得了TURBO(特温特大学RadBoudumc机会)计划的资助。通过TURBO计划，两个机构的研究小组可以将创新想法扩展为大型研究项目。

研究人员扩大了与TriticumMedical(以色列)的合作，进一步开发微型机器人。HealthHolland最近向他们授予了TKI-LSH(知识与创新顶级联盟-生命科学与健康)资助，用于HealthHolland的公私合作伙伴关系

IslamKhalil博士是生物机械工程系(BE;ET学院/TechMed中心)的助理教授。他的研究兴趣包括软体微型机器人运动控制系统的建模和设计、仿生微型机器人、机电一体化系统设计以及应用于微/纳米操作、微组装和靶向药物输送的无束缚磁性微/纳米机器人。