直径仅2毫米磁性机器人可进入最小支气管采样

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摘要:

根据21日发表在《软体机器人》杂志上的论文，英国利兹大学“风暴”实验室团队开发了一种“磁性触手机器人”，直径只有2毫米，大约是圆珠笔笔尖的两倍，可由患者体外的磁铁引导进入肺部狭窄的管道。研究证明，这种机器人可以到达肺部最小的支气管处，可采集组织样本或提供癌症治疗。

目前，医学界使用支气管镜对肺部和呼吸道进行检查，包括使用一个直径约3.5至4毫米的软管状器械穿过鼻子或口腔，进入支气管通道。由于其体积限制，支气管镜只能到达支气管树的上层。

为了更深入地研究肺部，医生使用直径约2毫米的导管或细管通过支气管镜，进入肺的较细小管。但是，医生在如何移动支气管镜方面受到限制，很难将仪器和导管引导到需要的地方。

现在，磁性触手机器人的开发使检查更具可操作性，医生可使用个性化的机器人引导系统来应对不同的手术。

负责监督这项研究的风暴实验室主任皮埃特罗·瓦尔达斯特里教授说：“一个2毫米大小的磁性触手机器人或导管，其形状通过磁性控制以符合支气管树的解剖结构，可以到达肺的大部分区域，这将是检查和治疗可能的肺癌和其他肺部疾病的重要临床工具�！�

为减小机器人的尺寸，同时保持运动的可控性，研究人员用一系列相互连接的圆柱形管段制造了机器人，每个管段直径2毫米，长度约80毫米。这种材料由柔软的弹性体或橡胶状材料制成，其中浸渍了微小的磁性颗粒。

由于磁性颗粒的存在，在外部磁场的作用下，相互连接的片段可以进行一定的独立移动。于是，磁性触手机器人具有了高度灵活性，能够变形，并且小到可以避免卡在肺部。

同时，安装在患者外部的机械臂上的磁铁被用来引导机器人进入肺部，这一过程将为每个手术量身定做。

在手术前，医生将对患者肺部进行扫描，规划机器人通过支气管树的路线，并将其编程到系统中。当患者外部的磁铁移动时，它们会对导管管段中的磁性颗粒产生作用力，导引体内机器人改变形状或方向，从而通过肺部到达可疑病变的位置，进行采集组织样本或提供治疗。

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