在支氣管、腦血管、輸卵管等狹窄而曲折的自然腔道中開展微創(chuàng)介入手術(shù)，始終是臨床實踐中的重大挑戰(zhàn)。
  近日，科學深圳*技術(shù)研究在磁控微米機器人導管領(lǐng)域取得進展。研究團隊研發(fā)出一種基于磁性螺旋形機器人的紅旗儀表有限公司微機器人系統(tǒng)(Helixoft)，上海儀表四廠該系統(tǒng)可無縫集成至商用微導管中，首次在微米尺度實現(xiàn)了遠程且無損的磁控可編程剛度調(diào)節(jié)，并兼具主動轉(zhuǎn)向能力。
  為應(yīng)對磁驅(qū)變剛導管在尺寸、上海儀表3廠安全性和遠場操控方面的限制，Helixoft系統(tǒng)通過將剛性磁性螺旋結(jié)構(gòu)與柔性微管相結(jié)合，實現(xiàn)了磁響應(yīng)能力與機械順應(yīng)性的協(xié)同設(shè)計?；凇安牧洗呕骷Y(jié)構(gòu)—磁場模式”三位一體的設(shè)計框架，研究團隊構(gòu)建了一種將磁驅(qū)螺旋運動與磁致彎曲相結(jié)合的解耦控制策略，在單一外部磁場作用下即可實現(xiàn)微導管剛度調(diào)節(jié)與主動轉(zhuǎn)向的獨立遠程控制。
  該系統(tǒng)專為狹窄敏感的小腔道環(huán)境而設(shè)計，可集成至直徑小至300微米的商用微導管中，實現(xiàn)跨越40倍范圍的連續(xù)剛度調(diào)節(jié)。團隊通過建立描述其力學行為的理論模型，實現(xiàn)對Helixoft微導管運動姿態(tài)的預測。此外，Helixoft微導管具備良好的功能擴展性，上海新躍儀表廠不僅支持多節(jié)段分布式、相互獨立的剛度調(diào)節(jié)，還可集成*探頭、電極或激光光纖等模塊，為實時成像、組織消融和多模態(tài)微創(chuàng)介入操作提供支持。
  在多例活體動物支氣管模型中，研究團隊在Helixoft系統(tǒng)中集成了微型成像器件，結(jié)合臨床影像設(shè)備與搭建的導管推進機構(gòu)，開展了基于雙模態(tài)影像引導的磁控導航與靶向藥物轉(zhuǎn)運實驗。上海自動化儀表廠通過血液炎癥反應(yīng)檢測和組織學分析等系統(tǒng)性評估，驗證了該系統(tǒng)在體內(nèi)應(yīng)用中的可行性與安全性。同時，還完成了輸卵管離體器官模型中*取樣演示。
  Helixoft www.shybdj6.net/微機器人系統(tǒng)為微創(chuàng)介入器械提供了一種全新的“機器人賦能”技術(shù)范式。上海儀表三廠通過在單一外部磁場作用下實現(xiàn)器械力學性能與運動形態(tài)的實時重構(gòu)，該系統(tǒng)有望突破傳統(tǒng)介入工具在復雜腔道環(huán)境中的操控瓶頸。
  相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然-通訊》(Nature Communications)上。研究工作得到*自然科學基金*青年科學基金項目等的支持。
具備磁驅(qū)遠程變剛和主動導航能力的Helixoft介入機器人導管