操纵机器人的机器人可以帮助外科医生远程治疗中风

神经外科医生可以在另一个房间甚至在另一个城市中操作机器人。

麻省理工学院工程师已经开发了一种远程动物系统,可以帮助外科医生快速治疗中风或动脉瘤的患者。有了改良的操纵杆,一家医院的外科医生可以在另一个位置控制一个机器人手臂,以在关键的时间窗口安全地在患者身上安全操作,以挽救患者的生命并保留其大脑功能。

机器人系统通过磁铁控制了其运动,旨在远程协助血管内干预 - 在紧急情况下执行的手术,以治疗由血凝块引起的中风。这种干预措施通常要求外科医生手动将细线引导到凝块,在那里它可以物理清除阻塞或输送药物以分解。

One limitation of such procedures is accessibility: Neurovascular surgeons are often based at major medical institutions that are difficult to reach for patients in remote areas, particularly during the “golden hour” — the critical period after a stroke’s onset, during which treatment should be administered to minimize any damage to the brain.

麻省理工学院团队设想其机器人系统可以安装在较小的医院,并在较大的医疗中心受过训练的外科医生的指导下。该系统包括一个医疗级机器人手臂,其手腕附有磁铁。操作员可以通过操纵杆和现场成像,可以调整磁铁的方向并操纵手臂,以引导柔软而细的磁力线通过动脉和容器。

研究人员在“幻影”中证明了该系统,这是一种透明模型,具有复制大脑复杂动脉的血管。只有一个小时的训练,神经外科医生就可以远程控制机器人的手臂,以引导电线穿过迷宫,以达到模型中的目标位置。

“我们想象,他们可以将患者从农村地区运送到大城市,而是可以去当地医院,护士可以在那里建立该系统。一个主要医疗中心的神经外科医生可以观看患者的现场成像,并使用机器人在那个黄金小时内运行。那是我们未来的梦想。”

赵和他的团队有发表了他们的发现今天在科学机器人技术。MIT合着者包括首席作家Yoonho Kim,Emily Genevriere和Jaehun Choe,以及Pablo Harker,Robert Regenhardt,Justin Vranic,Adam Dmytriw,Adam Dmytriw和Aman Patel和Massachusetts Research Nerivel Hospital(MGH)的Aman Patel,以及Marcin Balicki,以及Marcin Balicki。。视频缩略图

倾斜和扭曲

血管内手术是一种专业的,微创的手术,涉及小心地扭曲并引导一条薄薄的医疗电线穿过人体的动脉和血管,以避免损坏容器壁的方式。该程序通常需要多年的培训才能掌握外科医生。

机器人系统正在作为血管内手术中的辅助技术探索。这些系统主要涉及电动机驱动器,这些驱动器在将电线推动并撤回电线的同时将其扭动通过人体的脉管系统。

金指出:“但是,像外科医生一样,拥有相同水平的机器人扭曲是充满挑战的。”“我们的系统基于一种根本不同的机制。”

团队的新系统建立在基础上2019年的工作,在其中,他们证明了通过大脑血管的真人大小的硅胶模型来指导磁性控制的线。他们当时使用手持磁铁,大约是汤罐的大小,手动操纵的。

此后,他们将磁铁固定在医学级机器人手臂的末端,可以使用鼠标上的小操纵杆旋钮来转动。通过倾斜操纵杆,研究人员可以在磁线可以跟随的方向上倾斜磁铁。鼠标控制的按钮控制一组电动线性驱动器,这些驱动器会推进并缩回电线以使其向前和向后移动。

电线与传统的神经血管导丝一样薄,柔性,柔软,磁响应的尖端跟随并沿磁场的方向弯曲。

寻找一条路

该团队在MGH的导管实验室中测试了机器人系统,这是一个手术室,该手术室配有用于血管内手术的标准医学成像设备。研究人员以及生命大小的血管模型在实验室中安装了机器人臂。他们将操纵杆和一个显示器的监视器设置在控制室中。从那里开始,操作员在使用操纵杆时观看了视频,以远程将电线推向船只。

该小组培训了一组神经外科医生,以使用机器人系统。经过一小时的训练,每位外科医生都能够成功操作系统,以引导电线穿过难以通过手动导线导航的复杂船只。

该团队还使用机器人系统清除模型难以到达区域中的模拟凝块。他们通过船只,尖锐的角落和转弯处引导导线,到达研究人员模拟凝块的区域。一旦将电线引导到凝块,外科医生就采用了标准的血管内方法,将微型导管沿着电线螺纹到凝块的位置。他们缩回电线,离开导管,然后将其应用于成功去除凝块。

Kim说:“磁性导线的主要目的是快速,安全地到达目标位置,以便可以使用微心理等标准设备​​来提供治疗疗法。”“我们的系统就像探路者。”

他希望遥控系统可以帮助更多的患者接受时间关键治疗。他还看到对外科医生的好处,外科医生通常在与患者的同一房间内进行此类血管手术,同时暴露于X射线成像的辐射。

赵说:“神经外科医生可以在另一个房间甚至在另一个城市中操作机器人,而无需重复接触X射线。”“鉴于中风是死亡和长期残疾的主要原因之一,我们对这项技术对全球健康的潜在影响感到非常兴奋。”

这项研究得到了国家科学基金会,美国国立卫生研究院和北美菲利普斯研究的部分支持。

经许可重新出版麻省理工学院新闻。阅读来源文章

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