एमआयटी प्रेस ऑफिस वेबसाइटवर डाउनलोड करण्यासाठी उपलब्ध असलेल्या प्रतिमा क्रिएटिव्ह कॉमन्स ॲट्रिब्युशन नॉन-कमर्शियल नॉन-डेरिव्हेटिव्ह लायसन्स अंतर्गत गैर-व्यावसायिक संस्था, प्रेस आणि जनतेला प्रदान केल्या जातात. तुम्ही प्रदान केलेल्या प्रतिमा बदलू नयेत, फक्त त्या क्रॉप करा. योग्य आकार. प्रतिमा कॉपी करताना क्रेडिट वापरणे आवश्यक आहे;खाली दिलेले नसल्यास, प्रतिमांसाठी "MIT" ला क्रेडिट द्या.
एमआयटी अभियंत्यांनी चुंबकीयदृष्ट्या चालवता येण्याजोगा वायरसारखा रोबोट विकसित केला आहे जो मेंदूच्या चक्रव्यूहाच्या संवहनीसारख्या अरुंद, वळणदार मार्गांवरून सक्रियपणे सरकू शकतो.
भविष्यात, हा रोबोटिक धागा सध्याच्या एंडोव्हस्कुलर तंत्रज्ञानाशी जोडला जाऊ शकतो, ज्यामुळे डॉक्टरांना रुग्णाच्या मेंदूच्या रक्तवाहिन्यांद्वारे रोबोटला दूरस्थपणे मार्गदर्शन करता येते, ज्यामुळे रक्तवाहिन्यांमधील अडथळे आणि जखमांवर जलद उपचार करता येतात, जसे की एन्युरिझम आणि स्ट्रोकमध्ये.
“स्ट्रोक हे मृत्यूचे पाचवे प्रमुख कारण आहे आणि युनायटेड स्टेट्समध्ये अपंगत्वाचे प्रमुख कारण आहे.जर तीव्र स्ट्रोकवर पहिल्या 90 मिनिटांत उपचार केले जाऊ शकतात, तर रुग्णाच्या जगण्याची क्षमता लक्षणीयरीत्या सुधारू शकते," एमआयटी मेकॅनिकल इंजिनिअरिंग आणि सिव्हिल आणि पर्यावरण अभियांत्रिकीचे सहयोगी प्राध्यापक झाओ झुआन्हे म्हणतात, "जर आपण संवहनी रिव्हर्स करण्यासाठी एखादे उपकरण तयार करू शकतो. या 'प्राइम टाइम' कालावधीत अडथळा, आम्ही संभाव्य मेंदूचे कायमचे नुकसान टाळू शकतो.हीच आमची आशा आहे.”
MIT च्या यांत्रिक अभियांत्रिकी विभागातील पदवीधर विद्यार्थी, मुख्य लेखक योन्हो किम यांच्यासह झाओ आणि त्यांची टीम, आज सायन्स रोबोटिक्स जर्नलमध्ये त्यांच्या सॉफ्ट रोबोट डिझाइनचे वर्णन करतात. पेपरचे इतर सह-लेखक MIT पदवीधर विद्यार्थी जर्मन अल्बर्टो पराडा आणि भेट देणारे विद्यार्थी आहेत. शेंगडुओ लिऊ.
मेंदूतील रक्ताच्या गुठळ्या काढून टाकण्यासाठी, डॉक्टर सामान्यतः एंडोव्हस्कुलर शस्त्रक्रिया करतात, एक कमीतकमी हल्ल्याची प्रक्रिया ज्यामध्ये शल्यचिकित्सक रुग्णाच्या मुख्य धमनीच्या माध्यमातून एक पातळ धागा घालतो, सामान्यत: पायात किंवा मांडीवर. फ्लोरोस्कोपिक मार्गदर्शनाखाली, जे एकाच वेळी एक्स-रे वापरतात. रक्तवाहिन्यांची प्रतिमा काढा, सर्जन नंतर हाताने वायरला मेंदूच्या खराब झालेल्या रक्तवाहिन्यांमध्ये फिरवतो. नंतर कॅथेटर वायरच्या बाजूने जाऊ शकतो ज्यामुळे प्रभावित भागात औषध किंवा गठ्ठा पुनर्प्राप्ती उपकरण वितरित केले जाऊ शकते.
किम म्हणाले की ही प्रक्रिया शारीरिकदृष्ट्या आवश्यक असू शकते आणि फ्लूरोस्कोपीच्या वारंवार होणाऱ्या रेडिएशन एक्सपोजरला तोंड देण्यासाठी सर्जनला विशेष प्रशिक्षित करणे आवश्यक आहे.
"हे एक अतिशय मागणी असलेले कौशल्य आहे, आणि विशेषत: उपनगरी किंवा ग्रामीण भागात रुग्णांना सेवा देण्यासाठी पुरेसे सर्जन नाहीत," किम म्हणाले.
अशा प्रक्रियांमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या वैद्यकीय मार्गदर्शक वायर्स निष्क्रिय असतात, याचा अर्थ ते मॅन्युअली हाताळले जाणे आवश्यक आहे आणि बहुतेकदा ते धातूच्या मिश्रधातूच्या कोरचे बनलेले असतात आणि पॉलिमरसह लेपित असतात, जे किम म्हणतात की घर्षण निर्माण होऊ शकते आणि रक्तवाहिन्यांच्या अस्तरांना नुकसान होऊ शकते. तात्पुरते अडकले. घट्ट जागा.
संघाच्या लक्षात आले की त्यांच्या प्रयोगशाळेतील घडामोडी अशा एंडोव्हस्कुलर प्रक्रिया सुधारण्यास मदत करू शकतात, मार्गदर्शक वायर्सच्या डिझाइनमध्ये आणि कोणत्याही संबंधित किरणोत्सर्गाचा डॉक्टरांचा संपर्क कमी करण्यासाठी.
गेल्या काही वर्षांत, संघाने हायड्रोजेल (बहुधा पाण्यापासून बनवलेले बायोकॉम्पॅटिबल साहित्य) आणि थ्रीडी प्रिंटिंग मॅग्नेटो-ॲक्च्युएटेड मटेरियलमध्ये कौशल्य निर्माण केले आहे जे क्रॉल करण्यासाठी, उडी मारण्यासाठी आणि अगदी चेंडू पकडण्यासाठी डिझाइन केले जाऊ शकते. चुंबक
नवीन पेपरमध्ये, संशोधकांनी त्यांचे हायड्रोजेल आणि चुंबकीय ॲक्ट्युएशन वरील काम एकत्र करून चुंबकीयदृष्ट्या स्टीअरेबल, हायड्रोजेल-लेपित रोबोटिक वायर किंवा मार्गदर्शक वायर तयार केले, ज्यामुळे ते जीवन-आकाराच्या सिलिकॉन प्रतिकृती मेंदूद्वारे रक्तवाहिन्यांना चुंबकीय मार्गाने मार्गदर्शन करण्यासाठी पुरेसे पातळ करण्यात सक्षम झाले. .
रोबोटिक वायरचा गाभा निकेल-टायटॅनियम मिश्रधातूपासून बनलेला असतो, किंवा “निटिनॉल” ही अशी सामग्री आहे जी वाकण्यायोग्य आणि लवचिक दोन्ही असते. हँगर्सच्या विपरीत, जे वाकल्यावर त्यांचा आकार टिकवून ठेवतात, निटिनॉल वायर त्याच्या मूळ आकारात परत येते आणि त्यास अधिक देते. घट्ट, त्रासदायक रक्तवाहिन्या गुंडाळताना लवचिकता. टीमने वायरच्या गाभ्याला रबर पेस्ट किंवा शाईने लेपित केले आणि त्यात चुंबकीय कण जोडले.
शेवटी, त्यांनी चुंबकीय आच्छादनाला हायड्रोजेलसह कोट आणि बाँड करण्यासाठी पूर्वी विकसित केलेली रासायनिक प्रक्रिया वापरली—अशी सामग्री जी अंतर्निहित चुंबकीय कणांच्या प्रतिसादक्षमतेवर परिणाम करत नाही, तरीही एक गुळगुळीत, घर्षण-मुक्त, बायोकॉम्पॅटिबल पृष्ठभाग प्रदान करते.
सुईच्या डोळ्यातून जाणाऱ्या वायरची आठवण करून देणाऱ्या छोट्या लूपच्या अडथळ्याच्या मार्गातून वायरला मार्गदर्शन करण्यासाठी त्यांनी मोठ्या चुंबकाचा (बहुतेक कठपुतळीच्या दोरीसारखा) वापर करून रोबोटिक वायरची अचूकता आणि सक्रियता दाखवली.
संशोधकांनी मेंदूच्या मुख्य रक्तवाहिन्यांच्या जीवन-आकाराच्या सिलिकॉन प्रतिकृतीमध्ये वायरची चाचणी देखील केली, ज्यामध्ये गुठळ्या आणि एन्युरिझमचा समावेश आहे, ज्याने वास्तविक रुग्णाच्या मेंदूच्या सीटी स्कॅनची नक्कल केली. टीमने सिलिकॉन कंटेनरमध्ये द्रव भरला जो रक्ताच्या चिकटपणाची नक्कल करतो. , नंतर कंटेनरच्या वळणाच्या, अरुंद मार्गावरून रोबोटला मार्गदर्शन करण्यासाठी मॉडेलच्या आजूबाजूला मोठे चुंबक मॅन्युअली हाताळले.
रोबोटिक थ्रेड्स फंक्शनल केले जाऊ शकतात, किम म्हणतात, याचा अर्थ कार्यक्षमता जोडली जाऊ शकते-उदाहरणार्थ, रक्ताच्या गुठळ्या कमी करणारी औषधे देणे किंवा लेझरद्वारे अवरोध तोडणे. नंतरचे प्रदर्शन करण्यासाठी, टीमने थ्रेड्सच्या नायटिनॉल कोरला ऑप्टिकल फायबरने बदलले आणि असे आढळले की ते चुंबकीय रीतीने रोबोटला मार्गदर्शन करू शकतील आणि लेझर लक्ष्य क्षेत्रापर्यंत पोहोचल्यानंतर ते सक्रिय करू शकतील.
संशोधकांनी हायड्रोजेल-कोटेड रोबोटिक वायरची अनकोटेड रोबोटिक वायरशी तुलना केली तेव्हा त्यांना आढळले की हायड्रोजेलने वायरला अत्यंत आवश्यक निसरडा फायदा दिला आहे, ज्यामुळे ती अडकणार नाही. हा गुणधर्म घर्षण आणि थ्रेड पास होताना भांड्याच्या अस्तरांना होणारे नुकसान रोखण्यासाठी महत्त्वाचा ठरेल.
सोल नॅशनल युनिव्हर्सिटीतील मेकॅनिकल इंजिनीअरिंगचे प्राध्यापक क्यूजिन चो म्हणाले, "शस्त्रक्रियेतील एक आव्हान म्हणजे मेंदूतील गुंतागुंतीच्या रक्तवाहिन्यांमधून मार्गक्रमण करणे ज्याचा व्यास इतका लहान आहे की व्यावसायिक कॅथेटर पोहोचू शकत नाहीत."“या अभ्यासातून हे आव्हान कसे पेलायचे ते दाखवते.ओपन सर्जरीशिवाय मेंदूमध्ये शस्त्रक्रिया करण्याची क्षमता आणि सक्षम करणे.
हा नवीन रोबोटिक धागा शल्यचिकित्सकांना किरणोत्सर्गापासून कसे वाचवतो? चुंबकीयदृष्ट्या स्टीयरबल मार्गदर्शक वायर रुग्णाच्या रक्तवाहिनीमध्ये वायर ढकलण्याची सर्जनची गरज दूर करते, किम म्हणाले. याचा अर्थ डॉक्टरांना देखील रुग्णाच्या जवळ असणे आवश्यक नाही आणि , अधिक महत्त्वाचे म्हणजे, रेडिएशन निर्माण करणारा फ्लोरोस्कोप.
नजीकच्या भविष्यात, तो एंडोव्हस्कुलर शस्त्रक्रियेची कल्पना करतो ज्यामध्ये विद्यमान चुंबकीय तंत्रज्ञानाचा समावेश होतो, जसे की मोठ्या चुंबकाच्या जोड्या, डॉक्टरांना ऑपरेटिंग रूमच्या बाहेर, रुग्णांच्या मेंदूची प्रतिमा तयार करणाऱ्या फ्लोरोस्कोपपासून दूर किंवा पूर्णपणे भिन्न ठिकाणी देखील.
"विद्यमान प्लॅटफॉर्म रुग्णाला चुंबकीय क्षेत्र लागू करू शकतात आणि त्याच वेळी फ्लोरोस्कोपी करू शकतात आणि डॉक्टर दुसर्या खोलीत किंवा अगदी वेगळ्या शहरात देखील चुंबकीय क्षेत्र नियंत्रित करू शकतात," किम म्हणाले. विवोमध्ये आमच्या रोबोटिक थ्रेडची चाचणी घेण्यासाठी पुढील चरणात विद्यमान तंत्रज्ञानाचा वापर करा.”
संशोधनासाठी निधी काही प्रमाणात नौदल संशोधन कार्यालय, MIT च्या सोल्जर नॅनोटेक्नॉलॉजी इन्स्टिट्यूट आणि नॅशनल सायन्स फाउंडेशन (NSF) कडून आला.
मदरबोर्ड रिपोर्टर बेकी फरेरा लिहितात की MIT संशोधकांनी एक रोबोटिक धागा विकसित केला आहे ज्याचा उपयोग न्यूरोलॉजिकल रक्ताच्या गुठळ्या किंवा स्ट्रोकवर उपचार करण्यासाठी केला जाऊ शकतो. रोबोट्स ड्रग्ज किंवा लेझरने सुसज्ज असू शकतात जे “मेंदूच्या समस्या असलेल्या भागात वितरित केले जाऊ शकतात.या प्रकारचे किमान आक्रमक तंत्रज्ञान स्ट्रोकसारख्या न्यूरोलॉजिकल आणीबाणीमुळे होणारे नुकसान कमी करण्यास देखील मदत करू शकते.”
MIT संशोधकांनी मॅग्नेट्रॉन रोबोटिक्सचा एक नवीन धागा तयार केला आहे जो मानवी मेंदूमध्ये फिरू शकतो, स्मिथसोनियन रिपोर्टर जेसन डेली लिहितात, "भविष्यात, ते मेंदूतील रक्तवाहिन्यांमधून अडथळा दूर करण्यास मदत करेल," डेली स्पष्ट करतात.
TechCrunch रिपोर्टर डॅरेल इथरिंग्टन लिहितात की MI संशोधकांनी एक नवीन रोबोटिक धागा विकसित केला आहे ज्याचा उपयोग मेंदूची शस्त्रक्रिया कमी आक्रमक करण्यासाठी केला जाऊ शकतो. इथरिंग्टन यांनी स्पष्ट केले की नवीन रोबोटिक धागा "सेरेब्रोव्हस्कुलर समस्यांवर उपचार करणे सोपे आणि अधिक सुलभ बनवू शकते, जसे की अवरोध आणि घाव ज्यामुळे धमनीविस्फार आणि स्ट्रोक होऊ शकतात."
MIT संशोधकांनी एक नवीन चुंबकीय नियंत्रित रोबोटिक वर्म विकसित केला आहे जो एक दिवस मेंदूच्या शस्त्रक्रियेला कमी आक्रमक बनविण्यास मदत करू शकतो, असे न्यू सायंटिस्टचे ख्रिस स्टॉकर-वॉकर अहवाल देतात. मानवी मेंदूच्या सिलिकॉन मॉडेलवर चाचणी केल्यावर, “रोबोट कठीण-टू--कठीण करू शकतो. रक्तवाहिन्यांपर्यंत पोहोचा."
Gizmodo रिपोर्टर अँड्र्यू लिस्झेव्स्की लिहितात की MIT संशोधकांनी विकसित केलेल्या नवीन धाग्यासारख्या रोबोटिक कामाचा उपयोग स्ट्रोकला कारणीभूत असणारे अडथळे आणि गुठळ्या त्वरीत साफ करण्यासाठी वापरला जाऊ शकतो.” रोबोट केवळ स्ट्रोकनंतरची शस्त्रक्रिया जलद आणि जलद करू शकत नाहीत तर रेडिएशन एक्सपोजर देखील कमी करू शकतात. हे शल्यचिकित्सकांना अनेकदा सहन करावे लागते,” लिस्झेव्स्की यांनी स्पष्ट केले.