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MIT के इंजीनियरों ने एक चुंबकीय रूप से चलाने योग्य तार जैसा रोबोट विकसित किया है जो संकीर्ण, घुमावदार रास्तों से सक्रिय रूप से ग्लाइड कर सकता है, जैसे कि मस्तिष्क की भूलभुलैया वास्कुलचर।
भविष्य में, इस रोबोटिक धागे को मौजूदा एंडोवास्कुलर तकनीक के साथ जोड़ा जा सकता है, जिससे डॉक्टर रोगी के मस्तिष्क की रक्त वाहिकाओं के माध्यम से एक रोबोट को दूरस्थ रूप से मार्गदर्शन कर सकते हैं ताकि रुकावटों और घावों का तेजी से इलाज किया जा सके, जैसे कि धमनीविस्फार और स्ट्रोक में होते हैं।
"स्ट्रोक मौत का पांचवां प्रमुख कारण है और संयुक्त राज्य अमेरिका में विकलांगता का प्रमुख कारण है।अगर पहले 90 मिनट में तीव्र स्ट्रोक का इलाज किया जा सकता है, तो रोगी की उत्तरजीविता में काफी सुधार हो सकता है, "एमआईटी मैकेनिकल इंजीनियरिंग और सिविल और पर्यावरण इंजीनियरिंग के एसोसिएट प्रोफेसर झाओ जुआनहे कहते हैं," अगर हम संवहनी को उलटने के लिए एक उपकरण डिजाइन कर सकते हैं इस 'प्राइम टाइम' अवधि के दौरान रुकावट, हम संभावित रूप से स्थायी मस्तिष्क क्षति से बच सकते हैं।यही हमारी आशा है।
झाओ और उनकी टीम, मुख्य लेखक यून्हो किम सहित, एमआईटी के मैकेनिकल इंजीनियरिंग विभाग में स्नातक छात्र, साइंस रोबोटिक्स पत्रिका में आज अपने सॉफ्ट रोबोट डिजाइन का वर्णन करते हैं। कागज के अन्य सह-लेखक एमआईटी स्नातक छात्र जर्मन अल्बर्टो परदा और अतिथि छात्र हैं शेंगडुओ लियू।
मस्तिष्क से रक्त के थक्कों को हटाने के लिए, डॉक्टर आमतौर पर एंडोवास्कुलर सर्जरी करते हैं, एक न्यूनतम इनवेसिव प्रक्रिया जिसमें सर्जन रोगी की मुख्य धमनी के माध्यम से एक पतला धागा सम्मिलित करता है, आमतौर पर पैर या कमर में। फ्लोरोस्कोपिक मार्गदर्शन के तहत, जो एक साथ एक्स-रे का उपयोग करता है रक्त वाहिकाओं की छवि, सर्जन तब मैन्युअल रूप से तार को क्षतिग्रस्त मस्तिष्क रक्त वाहिकाओं में घुमाता है। फिर कैथेटर को प्रभावित क्षेत्र में दवा या थक्का पुनर्प्राप्ति उपकरण देने के लिए तार के साथ पारित किया जा सकता है।
प्रक्रिया शारीरिक रूप से मांग कर सकती है, किम ने कहा, और फ्लोरोस्कोपी के बार-बार विकिरण जोखिम का सामना करने के लिए सर्जनों को विशेष रूप से प्रशिक्षित करने की आवश्यकता है।
"यह एक बहुत ही मांग वाला कौशल है, और रोगियों की सेवा करने के लिए पर्याप्त सर्जन नहीं हैं, खासकर उपनगरीय या ग्रामीण क्षेत्रों में," किम ने कहा।
ऐसी प्रक्रियाओं में उपयोग किए जाने वाले मेडिकल गाइडवायर निष्क्रिय होते हैं, जिसका अर्थ है कि उन्हें मैन्युअल रूप से हेरफेर किया जाना चाहिए, और अक्सर एक धातु मिश्र धातु कोर से बना होता है और एक बहुलक के साथ लेपित होता है, जो किम का कहना है कि घर्षण पैदा कर सकता है और रक्त वाहिकाओं के अस्तर को नुकसान पहुंचा सकता है। अस्थायी रूप से एक विशेष रूप से फंस गया तंग जगह।
टीम ने महसूस किया कि उनकी प्रयोगशाला में विकास इस तरह की एंडोवास्कुलर प्रक्रियाओं को बेहतर बनाने में मदद कर सकता है, गाइडवायर के डिजाइन में और किसी भी संबंधित विकिरण के लिए चिकित्सकों के जोखिम को कम करने में।
पिछले कुछ वर्षों में, टीम ने हाइड्रोजेल (ज्यादातर पानी से बनी जैव-संगत सामग्री) और 3डी प्रिंटिंग मैग्नेटो-एक्ट्यूएटेड सामग्री में विशेषज्ञता हासिल की है, जिसे रेंगने, कूदने और यहां तक ​​कि एक गेंद को पकड़ने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है। चुंबक।
नए पेपर में, शोधकर्ताओं ने एक चुंबकीय रूप से चलाने योग्य, हाइड्रोजेल-लेपित रोबोटिक तार, या गाइडवायर का उत्पादन करने के लिए हाइड्रोजेल और चुंबकीय सक्रियता पर अपने काम को जोड़ा, कि वे आदमकद सिलिकॉन प्रतिकृति दिमाग के माध्यम से रक्त वाहिकाओं को चुंबकीय रूप से निर्देशित करने के लिए पर्याप्त पतले बनाने में सक्षम थे। .
रोबोटिक तार का कोर निकेल-टाइटेनियम मिश्र धातु, या "नाइटिनोल" से बना है, जो एक ऐसी सामग्री है जो मोड़ने योग्य और लोचदार दोनों है। हैंगर के विपरीत, जो झुकने पर अपना आकार बनाए रखता है, नितिनोल तार अपने मूल आकार में वापस आ जाता है, इसे और अधिक देता है तंग, कपटपूर्ण रक्त वाहिकाओं को लपेटते समय लचीलापन। टीम ने रबर के पेस्ट, या स्याही में तार के मूल भाग को लेपित किया, और उसमें चुंबकीय कणों को एम्बेड किया।
अंत में, उन्होंने एक रासायनिक प्रक्रिया का उपयोग किया जिसे उन्होंने पहले हाइड्रोजेल के साथ चुंबकीय ओवरले को कोट और बॉन्ड करने के लिए विकसित किया था - एक ऐसी सामग्री जो अंतर्निहित चुंबकीय कणों की जवाबदेही को प्रभावित नहीं करती है, जबकि अभी भी एक चिकनी, घर्षण-मुक्त, जैव-संगत सतह प्रदान करती है।
उन्होंने एक छोटे लूप के बाधा कोर्स के माध्यम से तार का मार्गदर्शन करने के लिए एक बड़े चुंबक (कठपुतली की रस्सी की तरह) का उपयोग करके रोबोटिक तार की सटीकता और सक्रियण का प्रदर्शन किया, जो सुई की आंख से गुजरने वाले तार की याद दिलाता है।
शोधकर्ताओं ने मस्तिष्क की प्रमुख रक्त वाहिकाओं के जीवन-आकार की सिलिकॉन प्रतिकृति में तार का परीक्षण किया, जिसमें थक्के और एन्यूरिज्म शामिल हैं, जो एक वास्तविक रोगी के मस्तिष्क के सीटी स्कैन की नकल करते हैं। टीम ने एक सिलिकॉन कंटेनर को एक तरल से भर दिया जो रक्त की चिपचिपाहट की नकल करता है। , फिर कंटेनर के घुमावदार, संकीर्ण पथ के माध्यम से रोबोट का मार्गदर्शन करने के लिए मॉडल के चारों ओर बड़े मैग्नेट को मैन्युअल रूप से हेरफेर किया।
किम कहते हैं, रोबोटिक धागे कार्यात्मक हो सकते हैं, जिसका अर्थ है कि कार्यक्षमता को जोड़ा जा सकता है- उदाहरण के लिए, रक्त के थक्के को कम करने वाली दवाएं या लेजर के साथ अवरोधों को तोड़ना। उत्तरार्द्ध को प्रदर्शित करने के लिए, टीम ने ऑप्टिकल फाइबर के साथ धागे के नाइटिनोल कोर को बदल दिया और पाया कि लक्ष्य क्षेत्र में पहुंचने के बाद वे चुंबकीय रूप से रोबोट का मार्गदर्शन कर सकते हैं और लेजर को सक्रिय कर सकते हैं।
जब शोधकर्ताओं ने हाइड्रोजेल-कोटेड रोबोटिक वायर की तुलना अनकोटेड रोबोटिक वायर से की, तो उन्होंने पाया कि हाइड्रोजेल ने तार को एक बहुत ही आवश्यक फिसलन लाभ प्रदान किया, जिससे यह बिना अटके तंग जगहों के माध्यम से ग्लाइड करने की अनुमति देता है। एंडोवास्कुलर प्रक्रियाओं में, एंडोवास्कुलर प्रक्रियाओं में, यह संपत्ति घर्षण को रोकने और पोत के अस्तर को नुकसान पहुंचाने के लिए महत्वपूर्ण होगी क्योंकि धागा पारित हो जाता है।
सियोल नेशनल यूनिवर्सिटी में मैकेनिकल इंजीनियरिंग के प्रोफेसर क्यूजिन चो ने कहा, "सर्जरी में एक चुनौती मस्तिष्क में जटिल रक्त वाहिकाओं को पार करने में सक्षम है जो व्यास में इतनी छोटी हैं कि वाणिज्यिक कैथेटर तक नहीं पहुंच सकते हैं।""यह अध्ययन दिखाता है कि इस चुनौती को कैसे दूर किया जाए।क्षमता और बिना ओपन सर्जरी के मस्तिष्क में सर्जिकल प्रक्रियाओं को सक्षम बनाता है।
यह नया रोबोटिक धागा सर्जनों को विकिरण से कैसे बचाता है? किम ने कहा, चुंबकीय रूप से चलाने योग्य गाइडवायर सर्जन को तार को रोगी के रक्त वाहिका में धकेलने की आवश्यकता को समाप्त करता है। इसका मतलब यह है कि डॉक्टर को भी रोगी के करीब नहीं होना चाहिए और इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि फ्लोरोस्कोप जो विकिरण पैदा करता है।
निकट भविष्य में, वह मौजूदा चुंबकीय तकनीक को शामिल करते हुए एंडोवस्कुलर सर्जरी की कल्पना करता है, जैसे कि बड़े चुम्बकों के जोड़े, डॉक्टरों को ऑपरेटिंग कमरे के बाहर रहने की अनुमति देता है, फ्लोरोस्कोप से दूर जो रोगियों के दिमाग की छवि बनाता है, या यहां तक ​​​​कि पूरी तरह से अलग स्थानों में भी।
किम ने कहा, "मौजूदा प्लेटफॉर्म एक रोगी को एक चुंबकीय क्षेत्र लागू कर सकते हैं और एक ही समय में फ्लोरोस्कोपी कर सकते हैं, और डॉक्टर चुंबकीय क्षेत्र को जॉयस्टिक के साथ दूसरे कमरे में या यहां तक ​​कि एक अलग शहर में नियंत्रित कर सकते हैं।" विवो में हमारे रोबोटिक थ्रेड का परीक्षण करने के लिए अगले चरण में मौजूदा तकनीक का उपयोग करें।
अनुसंधान के लिए वित्त पोषण नौसेना अनुसंधान कार्यालय, एमआईटी के सोल्जर नैनोटेक्नोलॉजी संस्थान, और राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन (एनएसएफ) के हिस्से में आया।
मदरबोर्ड रिपोर्टर बेकी फरेरा लिखती हैं कि एमआईटी के शोधकर्ताओं ने एक रोबोटिक धागा विकसित किया है जिसका उपयोग न्यूरोलॉजिकल रक्त के थक्कों या स्ट्रोक के इलाज के लिए किया जा सकता है। रोबोट दवाओं या लेजर से लैस हो सकते हैं जिन्हें "मस्तिष्क के समस्या क्षेत्रों में पहुंचाया जा सकता है।"इस प्रकार की न्यूनतम इनवेसिव तकनीक स्ट्रोक जैसी न्यूरोलॉजिकल आपात स्थितियों से होने वाले नुकसान को कम करने में भी मदद कर सकती है।
एमआईटी के शोधकर्ताओं ने मैग्नेट्रॉन रोबोटिक्स का एक नया सूत्र बनाया है जो मानव मस्तिष्क के माध्यम से घूम सकता है, स्मिथसोनियन रिपोर्टर जेसन डेली लिखते हैं।
TechCrunch के रिपोर्टर डेरेल एथरिंगटन लिखते हैं कि एमआई शोधकर्ताओं ने एक नया रोबोटिक धागा विकसित किया है जिसका उपयोग मस्तिष्क की सर्जरी को कम आक्रामक बनाने के लिए किया जा सकता है। एथरिंगटन ने बताया कि नया रोबोटिक धागा "सेरेब्रोवास्कुलर समस्याओं, जैसे रुकावटों और इलाज के लिए इसे आसान और अधिक सुलभ बना सकता है। घाव जो धमनीविस्फार और स्ट्रोक का कारण बन सकते हैं।
न्यू साइंटिस्ट के क्रिस स्टॉकर-वॉकर की रिपोर्ट के अनुसार, एमआईटी शोधकर्ताओं ने एक नया चुंबकीय रूप से नियंत्रित रोबोट वर्म विकसित किया है जो एक दिन मस्तिष्क की सर्जरी को कम आक्रामक बनाने में मदद कर सकता है। जब मानव मस्तिष्क के एक सिलिकॉन मॉडल पर परीक्षण किया जाता है, "रोबोट मुश्किल से- रक्त वाहिकाओं तक पहुँचें।
Gizmodo के रिपोर्टर एंड्रयू लिस्ज़वेस्की लिखते हैं कि MIT शोधकर्ताओं द्वारा विकसित एक नया थ्रेड-जैसा रोबोटिक काम ब्लॉकेज और थक्के को जल्दी से साफ़ करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है जो स्ट्रोक का कारण बनता है। सर्जनों को अक्सर सहना पड़ता है," लिस्ज़वेस्की ने समझाया।