Робо-нить для предотвращения инсульта

 Сгустки крови могут вызывать проблемы, где бы они ни возникали, но те, которые образуются в головном мозге, могут быть особенно опасными, когда вызывают такие последствия, как аневризмы и инсульты. Инженеры-механики из Массачусетского технологического института разработали новое тонкое устройство, способное пробираться через кровеносные сосуды мозга и устранять такие закупорки, обещая более безопасные формы лечения не только для пациента, но и для участвующих в этом хирургов.

«Инсульт является пятой причиной смерти и основной причиной инвалидности в Соединенных Штатах, — говорит Сюань Хэ Чжао, доцент кафедры машиностроения Массачусетского технологического института. — Если острый инсульт можно вылечить в течение первых 90 минут или около того, пациенты» показатели выживаемости могут значительно увеличиться. Если бы мы могли разработать устройство для устранения закупорки кровеносных сосудов в течение этого «золотого часа», мы потенциально могли бы избежать необратимого повреждения мозга. Это наша надежда».

Современные подходы к удалению тромбов в головном мозге обычно включают эндоваскулярную хирургию, при которой тонкая проволока проходит через главную артерию через ногу вверх в мозг под контролем рентгеноскопа. По словам сотрудников Массачусетского технологического института, провода обычно бывают металлическими и полимерными, что может вызвать трение или привести к их застреванию в труднодоступных местах. Это неприятно ни для кого, ни для пациента, которому приходится терпеть подобный опыт, ни для хирургов, которым приходится вручную вводить провод в мозг, подвергая себя облучению благодаря рентгеноскопии.

Заимствуя исследования в области мягкой робототехники и биосовместимых гидрогелей, команда Массачусетского технологического института разработала довольно многообещающую альтернативу. Они фактически описывают устройство как роботизированную нить в том смысле, что им можно управлять удаленно с помощью магнитов.
Проволока состоит из никель-титанового сплава в своей сердцевине, что придает ей гибкую и упругую форму, позволяющую наматывать ее на любые углы, с которыми она может столкнуться. Затем он был покрыт эластичной пастой, которая имеет магнитные частицы повсюду, и обработан гидрогелем, чтобы придать ему биосовместимый внешний вид без трения.

Команда проверила резьбу в серии экспериментов, в том числе с силиконовым аналогом в натуральную величину основных кровеносных сосудов головного мозга со сгустками и аневризмами, а также с каналами, заполненными густой жидкостью для имитации крови. Исследователи сравнивают управление роботизированной нитью с дерганием за ниточки марионетки и смогли провести проволоку по узким дорожкам реплики.

Кроме того, ученые надеются расширить функциональность своей роботизированной нити с помощью определенных модификаций, таких как фиксация устройства для доставки лекарств до конца или обработка сгустков с помощью света. Чтобы изучить последнюю возможность, они также провели эксперименты с оптическим волокном в сердцевине нити, а не с никель-титановым сплавом, и смогли успешно направить провод к месту назначения, а затем запустить лазер.

В целом, команда Массачусетского технологического института утверждает, что провод может лучше перемещаться по сложной и запутанной сети кровеносных сосудов в мозгу, чем современные устройства. Другие преимущества включают более гладкую поверхность, которая менее подвержена трению, и возможность хирургов избегать радиационного облучения, поскольку провод можно контролировать дистанционно с помощью магнитного поля.

«Существующие платформы могут одновременно прикладывать магнитное поле и выполнять рентгеноскопию к пациенту, а врач может находиться в другой комнате или даже в другом городе, управляя магнитным полем с помощью джойстика», — говорит Юнхо Ким. ведущий автор исследования. «Мы надеемся использовать существующие технологии для тестирования нашей роботизированной нити in vivo на следующем этапе». Исследование команды было опубликовано в журнале Science Robotics , а на видео ниже показан роботизированный поток в действии.

Источник: MIT