Gambar yang tersedia untuk diunduh di situs web Kantor Pers MIT disediakan untuk entitas non-komersial, pers, dan publik di bawah Lisensi Non-Turunan Non-Komersial Atribusi Creative Commons. Anda tidak boleh mengubah gambar yang disediakan, hanya memotongnya ke ukuran yang sesuai.Kredit harus digunakan saat menyalin gambar;jika tidak disediakan di bawah, beri kredit "MIT" untuk gambar.
Insinyur MIT telah mengembangkan robot seperti kawat yang dapat dikendalikan secara magnetis yang dapat secara aktif meluncur melalui jalur sempit dan berkelok-kelok, seperti pembuluh darah labirin otak.
Di masa depan, benang robotik ini dapat digabungkan dengan teknologi endovaskular yang ada, yang memungkinkan dokter untuk memandu robot dari jarak jauh melalui pembuluh darah otak pasien untuk mengobati penyumbatan dan lesi dengan cepat, seperti yang terjadi pada aneurisma dan stroke.
“Stroke adalah penyebab kematian kelima dan penyebab utama kecacatan di Amerika Serikat.Jika stroke akut dapat diobati dalam 90 menit pertama atau lebih, kelangsungan hidup pasien dapat ditingkatkan secara signifikan, "kata MIT Teknik Mesin dan Zhao Xuanhe, profesor teknik sipil dan lingkungan, berkata." Jika kita dapat merancang perangkat untuk membalikkan pembuluh darah penyumbatan selama periode 'prime time' ini, kita berpotensi menghindari kerusakan otak permanen.Itu harapan kami.”
Zhao dan timnya, termasuk penulis utama Yoonho Kim, seorang mahasiswa pascasarjana di Departemen Teknik Mesin MIT, menggambarkan desain robot lunak mereka hari ini di jurnal Science Robotics. Rekan penulis makalah lainnya adalah mahasiswa pascasarjana MIT German Alberto Parada dan mahasiswa tamu Shenduo Liu.
Untuk menghilangkan bekuan darah dari otak, dokter biasanya melakukan operasi endovaskular, prosedur invasif minimal di mana ahli bedah memasukkan benang tipis melalui arteri utama pasien, biasanya di kaki atau selangkangan. Di bawah panduan fluoroscopic, yang menggunakan sinar-X untuk secara bersamaan gambar pembuluh darah, ahli bedah kemudian secara manual memutar kabel ke atas ke pembuluh darah otak yang rusak. Kateter kemudian dapat dilewatkan di sepanjang kabel untuk mengantarkan obat atau perangkat pengambilan bekuan ke area yang terkena.
Prosedur ini dapat menuntut secara fisik, kata Kim, dan membutuhkan ahli bedah untuk dilatih secara khusus untuk menahan paparan radiasi berulang dari fluoroskopi.
“Ini keterampilan yang sangat menuntut, dan tidak ada cukup ahli bedah untuk melayani pasien, terutama di daerah pinggiran kota atau pedesaan,” kata Kim.
Kabel pemandu medis yang digunakan dalam prosedur semacam itu bersifat pasif, artinya harus dimanipulasi secara manual, dan seringkali terbuat dari inti paduan logam dan dilapisi dengan polimer, yang menurut Kim dapat menimbulkan gesekan dan merusak lapisan pembuluh darah. ruang sempit.
Tim menyadari bahwa perkembangan di lab mereka dapat membantu meningkatkan prosedur endovaskular tersebut, baik dalam desain kabel pemandu maupun dalam mengurangi paparan radiasi terkait kepada dokter.
Selama beberapa tahun terakhir, tim telah membangun keahlian dalam hidrogel (bahan biokompatibel yang sebagian besar terbuat dari air) dan bahan cetak 3D yang digerakkan oleh magneto yang dapat dirancang untuk merangkak, melompat, dan bahkan menangkap bola, hanya dengan mengikuti arah dari magnet.
Dalam makalah baru, para peneliti menggabungkan pekerjaan mereka pada hidrogel dan aktuasi magnetik untuk menghasilkan kawat robot yang dapat dikendalikan secara magnetis, atau kabel pemandu yang dilapisi hidrogel, sehingga mereka dapat dibuat cukup tipis untuk memandu pembuluh darah secara magnetis melalui replika silikon seukuran otak. .
Inti dari kawat robot terbuat dari paduan nikel-titanium, atau "nitinol," bahan yang dapat ditekuk dan elastis. Tidak seperti gantungan, yang mempertahankan bentuknya saat ditekuk, kawat nitinol kembali ke bentuk aslinya, memberikan lebih banyak fleksibilitas saat membungkus pembuluh darah yang kencang dan berliku-liku. Tim melapisi inti kawat dengan pasta karet, atau tinta, dan menanamkan partikel magnet di dalamnya.
Terakhir, mereka menggunakan proses kimia yang telah mereka kembangkan sebelumnya untuk melapisi dan mengikat lapisan magnetik dengan hidrogel—bahan yang tidak memengaruhi daya tanggap partikel magnetik di bawahnya, namun tetap memberikan permukaan yang halus, bebas Gesekan, dan biokompatibel.
Mereka mendemonstrasikan presisi dan aktivasi kawat robotik dengan menggunakan magnet besar (mirip seperti tali boneka) untuk memandu kawat melewati rintangan lingkaran kecil, mengingatkan pada kawat yang melewati lubang jarum.
Para peneliti juga menguji kawat dalam replika silikon seukuran pembuluh darah utama otak, termasuk gumpalan dan aneurisma, yang meniru CT scan otak pasien yang sebenarnya. Tim mengisi wadah silikon dengan cairan yang meniru kekentalan darah. , kemudian secara manual memanipulasi magnet besar di sekitar model untuk memandu robot melewati jalur wadah yang berliku dan sempit.
Benang robot dapat difungsikan, kata Kim, yang berarti fungsionalitas dapat ditambahkan—misalnya, memberikan obat yang mengurangi pembekuan darah atau memecahkan penyumbatan dengan laser. Untuk mendemonstrasikan yang terakhir, tim mengganti inti nitinol benang dengan serat optik dan menemukan bahwa mereka dapat memandu robot secara magnetis dan mengaktifkan laser setelah mencapai area target.
Ketika para peneliti membandingkan kawat robot yang dilapisi hidrogel dengan kawat robot yang tidak dilapisi, mereka menemukan bahwa hidrogel menyediakan kawat dengan keunggulan licin yang sangat dibutuhkan, memungkinkannya meluncur melalui ruang yang lebih sempit tanpa macet. Dalam prosedur endovaskular, properti ini akan menjadi kunci untuk mencegah gesekan dan kerusakan pada lapisan bejana saat benang dilewatkan.
“Salah satu tantangan dalam pembedahan adalah mampu melintasi pembuluh darah kompleks di otak yang diameternya sangat kecil sehingga tidak dapat dijangkau oleh kateter komersial,” kata Kyujin Cho, seorang profesor teknik mesin di Universitas Nasional Seoul.“Studi ini menunjukkan bagaimana mengatasi tantangan ini.potensial dan memungkinkan prosedur bedah di otak tanpa operasi terbuka.”
Bagaimana benang robot baru ini melindungi ahli bedah dari radiasi? Kawat pemandu yang dapat dikendalikan secara magnetis menghilangkan kebutuhan ahli bedah untuk mendorong kawat ke dalam pembuluh darah pasien, kata Kim. Ini berarti bahwa dokter juga tidak harus dekat dengan pasien dan , yang lebih penting, fluoroskop yang menghasilkan radiasi.
Dalam waktu dekat, dia membayangkan operasi endovaskular menggabungkan teknologi magnetik yang ada, seperti sepasang magnet besar, yang memungkinkan dokter berada di luar ruang operasi, jauh dari fluoroskop yang mencitrakan otak pasien, atau bahkan di lokasi yang sama sekali berbeda.
“Platform yang ada dapat menerapkan medan magnet ke pasien dan melakukan fluoroskopi pada saat yang sama, dan dokter dapat mengontrol medan magnet dengan joystick di ruangan lain, atau bahkan di kota yang berbeda,” kata Kim. gunakan teknologi yang ada pada langkah berikutnya untuk menguji utas robotik kami secara in vivo.”
Pendanaan untuk penelitian ini sebagian berasal dari Office of Naval Research, Institut Nanoteknologi Prajurit MIT, dan National Science Foundation (NSF).
Reporter Motherboard Becky Ferreira menulis bahwa peneliti MIT telah mengembangkan benang robotik yang dapat digunakan untuk mengobati pembekuan darah atau stroke neurologis. Robot dapat dilengkapi dengan obat atau laser yang “dapat dikirimkan ke area otak yang bermasalah.Jenis teknologi invasif minimal ini juga dapat membantu mengurangi kerusakan akibat keadaan darurat neurologis seperti stroke.”
Peneliti MIT telah menciptakan rangkaian baru robotika magnetron yang dapat berkelok-kelok melalui otak manusia, tulis reporter Smithsonian, Jason Daley.
Reporter TechCrunch Darrell Etherington menulis bahwa peneliti MI telah mengembangkan utas robotik baru yang dapat digunakan untuk membuat operasi otak tidak terlalu invasif. Etherington menjelaskan bahwa utas robotik baru dapat “membuatnya lebih mudah dan lebih mudah diakses untuk menangani masalah serebrovaskular, seperti penyumbatan dan lesi yang dapat menyebabkan aneurisma dan stroke.”
Peneliti MIT telah mengembangkan cacing robot baru yang dikendalikan secara magnetis yang suatu hari nanti dapat membantu membuat operasi otak tidak terlalu invasif, lapor Chris Stocker-Walker dari Ilmuwan Baru. Ketika diuji pada model silikon otak manusia, “robot dapat menggeliat melalui mencapai pembuluh darah.”
Reporter Gizmodo Andrew Liszewski menulis bahwa karya robot seperti benang baru yang dikembangkan oleh peneliti MIT dapat digunakan untuk membersihkan penyumbatan dan gumpalan yang menyebabkan stroke dengan cepat. yang sering harus ditanggung oleh ahli bedah, ”jelas Liszewski.