3月22日消息，工程师和科学家已经开发出一种新的机器人，该机器人可以到达肺部一些小的支气管，以采集组织样本或进行癌症治疗。

它被称为磁性触手机器人，直径只有 2 毫米，大约是圆珠笔笔尖大小的两倍。患者体外的磁铁将用于将触手机器人引导到位。该设备由利兹大学 STORM 实验室的工程师、科学家和临床医生团队开发，该实验室率先使用机器人系统协助内窥镜检查和导管程序，因为该系统可以“自主”深入“五脏肺腑”。研究人员已将他们的发现发表在《软机器人》杂志上。

根据解剖数据构建的支气管树的一部分的真人大小的模型。右侧是磁性触手机器人的一部分。图片提供：利兹大学

概念验证基于实验室测试，涉及从解剖数据建模的支气管树的 3D 复制品。研究的下一阶段将调查该设备在从尸体上提取的肺部导航中的有效性。

现有技术的局限

目前，医生使用一种称为支气管镜的仪器来检查肺部和气道。该程序包括将直径约 3.5 至 4 毫米的柔性管状器械穿过鼻子或嘴巴并进入支气管通道。

由于它的大小，支气管镜只能移动到支气管树的上层。

为了深入肺部，将直径约 2 毫米的导管或细管穿过支气管镜，然后进入较小的肺管。

但是医生在如何移动支气管镜方面受到限制，因此很难将仪器和导管导航到需要的地方。

然而，磁性触手机器人已被开发得更具机动性，并使用针对每个程序进行个性化的机器人引导系统。

监督这项研究的 STORM 实验室主任 Pietro Valdastri 教授说：“一个磁性触手机器人或导管，其尺寸为 2 毫米，其形状可以通过磁力控制以符合支气管树的解剖结构，可以到达肺部的大部分区域，并且将成为调查和治疗可能的肺癌和其他肺部疾病的重要临床工具。我们的系统使用自主磁导系统，无需在手术过程中对患者进行 X 光检查。”

控制外部磁铁的运动如何改变磁性触手机器人的形状，使其能够在一系列障碍物之间移动。片来源：利兹大学

创新技术

为了开发机器人系统，研究团队必须克服两个主要挑战。

首先，他们必须制造一种小巧、灵活且能够在支气管树解剖结构曲折中导航的设备。

其次，他们需要一个自主系统来引导磁性触手机器人就位，从而无需医生手动将仪器操纵到位，这通常涉及患者暴露在 X 射线下，并且在技术上可能具有挑战性医护人员。

小而灵活的机器人

为了在保持运动可控性的同时减小机器人的尺寸，研究人员用一系列相互连接的圆柱形部分制造它，每个部分直径为 2 毫米，长度约为 80 毫米。这些片段由浸渍有微小磁性颗粒的柔软弹性体或橡胶状材料制成。

由于磁性粒子的存在，相互连接的片段可以在外部磁场的作用下稍微独立地移动。结果是一个磁性触手机器人，它非常灵活，能够变形，并且足够小，可以避免卡在肺部的解剖结构上。

引导系统

安装在患者体外机械臂上的磁铁将用于将设备引导到肺部，该过程将为每个程序量身定制。

通过支气管树的路线是根据患者肺部的术前扫描计划并编程到机器人系统中的。当患者体外的磁铁移动时，它们会对导管段中的磁性颗粒产生作用力，导致它们改变形状或方向，从而使机器人能够穿过肺部并到达可疑病变部位。

到达目标位置后，机器人将用于采集组织样本或进行治疗。

在医院环境中使用“磁触手”技术可能需要几年时间。

利兹大学的 STORM 实验室正在彻底改变内窥镜和导管研究中使用的技术。

他们创造了一种低成本内窥镜原型，用于检查上消化道，可用于中低收入国家，因为这些国家缺乏昂贵的设备阻碍了筛查计划。

磁性技术也是机器人结肠镜检查系统的核心，该系统更便于工作人员操作，对患者也更友好。

原文链接：https://www.xianjichina.com/special/detail_507422.html