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磁性医疗机器人利用磁场梯度来控制设备的运动并最终以高精度进入体内的目标组织。这些磁性机器人可以采用导管和微型或纳米机器人的形式并由磁导航系统操纵。磁性机器人最近取得了一些进展为临床诊断和治疗用途开辟了新的可能性。在本期的《科学机器人》中我们介绍了将一系列磁性机器人应用于各种医疗应用的研究。
治疗急性缺血性卒中等疾病需要微创方法来进入大脑内的血管。然而在曲折的船舶网络中航行是具有挑战性的。Dreyfus等人。开发了一种高度灵巧的螺旋磁力转向连续体机器人能够在体内从主动脉弓导航到头部的毫米级动脉。动脉瘤可导致长期衰弱目前通过栓塞治疗。然而一些栓塞技术可能不适合有效阻断动脉瘤。因此Liu等人。已经开发了磁性软微纤维机器人能够通过脉管系统控制导航和形状可重构性以在体内进行血管栓塞。
虽然在四肢、头部或浅表器官中可以有效地利用磁场来导航磁性机器人但由于磁场梯度随着与执行器距离的增加而减小因此可能无法进入人体更深的器官。在这种情况下在控制磁性微型机器人的运动时重力和血流阻力的影响可能会超过弱场强。Li et al.提出了一种算法可以预测患者相对于重力的最佳位置以便微型机器人通过肝动脉有效地血管内导航到肝脏。他们通过将临床MRI系统与确定如何利用重力的算法相结合来控制微型机器人的导航从而提高了体内的递送效率。
跟踪血管内的微型机器人是一项挑战尤其是在需要精确输送到目标器官时。目前的几种成像方式在长时间实时跟踪微型/纳米机器人方面并不是最佳的。Wang et al.开发了一种技术该技术依靠激光散斑对比成像在停滞和流动条件下实时跟踪血管中的磁性纳米颗粒群而无需化学造影剂。
这些研究证明了磁性机器人在一系列用例中的潜力。他们还强调了如何采用各种技术来增强磁性机器人的功效和可视化为有效输送到目标组织提供新的微创机会。
