磁性機器人可進入最小支氣管採樣

根據21日發表在《軟體機器人》雜誌上的論文，英國利茲大學“風暴”實驗室團隊開發了一種“磁性觸手機器人”，直徑只有2毫米，大約是圓珠筆筆尖的兩倍，可由患者體外的磁鐵引導進入肺部狹窄的管道。研究證明，這種機器人可以到達肺部最小的支氣管處，可採集組織樣本或提供癌症治療。

目前，醫學界使用支氣管鏡對肺部和呼吸道進行檢查，包括使用一個直徑約3.5至4毫米的軟管狀器械穿過鼻子或口腔，進入支氣管通道。由於其體積限制，支氣管鏡只能到達支氣管樹的上層。

為了更深入地研究肺部，醫生使用直徑約2毫米的導管或細管通過支氣管鏡，進入肺的較細小管。但是，醫生在如何移動支氣管鏡方面受到限制，很難將儀器和導管引導到需要的地方。

現在，磁性觸手機器人的開發使檢查更具可操作性，醫生可使用個性化的機器人引導系統來應對不同的手術。

負責監督這項研究的風暴實驗室主任皮埃特羅·瓦爾達斯特裏教授説：“一個2毫米大小的磁性觸手機器人或導管，其形狀通過磁性控制以符合支氣管樹的解剖結構，可以到達肺的大部分區域，這將是檢查和治療可能的肺癌和其他肺部疾病的重要臨床工具。”

為減小機器人的尺寸，同時保持運動的可控性，研究人員用一系列相互連接的圓柱形管段製造了機器人，每個管段直徑2毫米，長度約80毫米。這種材料由柔軟的彈性體或橡膠狀材料製成，其中浸漬了微小的磁性顆粒。

由於磁性顆粒的存在，在外部磁場的作用下，相互連接的片段可以進行一定的獨立移動。於是，磁性觸手機器人具有了高度靈活性，能夠變形，並且小到可以避免卡在肺部。

同時，安裝在患者外部的機械臂上的磁鐵被用來引導機器人進入肺部，這一過程將為每個手術量身定做。

在手術前，醫生將對患者肺部進行掃描，規劃機器人通過支氣管樹的路線，並將其編程到系統中。當患者外部的磁鐵移動時，它們會對導管管段中的磁性顆粒産生作用力，導引體內機器人改變形狀或方向，從而通過肺部到達可疑病變的位置，進行採集組織樣本或提供治療。