這是一款可轉(zhuǎn)向的磁控線形機器人，可以在腦血管這樣的狹窄空間主動滑行，重要的是，這種血管造影導絲具有在迂曲血管中強大的穿越能力。

可以想象得到，將來醫(yī)生可以遠程操控這種機器人，輔以現(xiàn)有的血管治療手段來治療腦阻塞和病變。這項來自麻省理工學院機械工程系副教授趙選賀（Xuanhe Zhao）團隊的研究發(fā)表在《科學機器人》（Science Robotics ）。

中風即腦卒中，是中國人的頭號殺手。來自中國疾病預防控制中心的數(shù)據(jù)觸目驚心，我國現(xiàn)有中風患者 7000 萬人，每年新發(fā)中風 200 萬人，每 12 秒就有一個中國人發(fā)生中風。醫(yī)學界認為，如果能在發(fā)病后 90 分鐘內(nèi)進行治療，患者的生存率會得到顯著增加。那么，如果能設(shè)計出在這個黃金時段內(nèi)阻止血管阻塞的裝置，就有可能避免腦組織的永久性損傷。

目前，醫(yī)院普遍采用的血管介入治療需要技術(shù)熟練醫(yī)生進行操作。這是一種微創(chuàng)治療方式，僅需要在皮膚上開幾毫米大小的切口，在腿部或腹股溝主動脈處插入導管和導絲，目的是讓導管通過即可，之后醫(yī)生在X射線造影引導下，通過導管導絲前進或旋轉(zhuǎn)，待導管攜帶的支架到達病灶部位釋放后，再撤回導管導絲。

這個過程有不少問題。其一，人體血管彎曲且分支較多，尤其是腦血管更加細小復雜，長時間的手術(shù)過程中容易出現(xiàn)手術(shù)操作失誤。其二，醫(yī)生手術(shù)時往往穿厚重的防輻射鉛衣，這加重了醫(yī)生的負擔，且這種防輻射的方法不能保證醫(yī)生完全避免輻射。其三，微創(chuàng)手術(shù)非?？简炨t(yī)生的操作水平，能熟練操作手術(shù)的醫(yī)生數(shù)量遠遠少于病患所需。在偏遠城市或農(nóng)村地區(qū)，這種現(xiàn)象尤為突出。

目前已經(jīng)有多種手術(shù)機器人研究旨在克服上述障礙。這些機器人利用磁導航、記憶合金、鋼絲繩索、液壓來控制導絲速度和方向。然而這些機器人都遇到小型化挑戰(zhàn)，如今最先進的線形機器人更多用于心臟和外周血管干預，但無法用到血管更細小、更曲折的神經(jīng)外科。希望設(shè)計一款遠程控制的微型導絲機器人，可以巡航復雜微小血管網(wǎng)絡(luò)，也減少醫(yī)生受到的輻射。

這款導絲稱為鐵磁軟機器人，它由磁性軟材料構(gòu)成，其中磁化或可磁化的微粒均勻分布在軟質(zhì)聚合物基質(zhì)中，那么這就可以經(jīng)過打印或注塑得以實現(xiàn)亞毫米的小型化制造。同時，利用外部磁場可以精確控制這款軟機器人，讓它在血管內(nèi)蜿蜒爬行。

為了克服軟機器人在血管中穿越遇到的摩擦力，研究人員讓只有 10 微米到 25 微米厚度的水凝膠皮膚生長在機器人表面，因其是水合交聯(lián)聚合物，可有效降低表面摩擦。研究人員在血管模型中試驗發(fā)現(xiàn)，機器人的水凝膠涂層可以讓導絲擁有光滑屬性，能夠在緊湊的血管內(nèi)滑行而不會卡住。相比之下，現(xiàn)有的手動導絲前進中在血管壁上有明顯的拖行和摩擦，在分叉處需要手動導向，其前進速度比磁控軟體機器人慢很多，而且不容易到達復雜的微小血管分叉。

如今這個軟體機器人已經(jīng)在人體腦血管的硅膠模型上得到驗證，研究人員使用一塊大磁鐵，讓導絲穿針引線般精確到達了病灶區(qū)域。機器人導絲可以被賦予更多功能，比如遞送藥物或用激光破壞掉血凝塊。研究人員可以用光纖替換掉鎳鈦合金核芯，這樣機器人還可以用激光來處理堵塞血栓。

這個研究也是趙選賀團隊過去幾年研究的集成。他們發(fā)明了水凝膠材料和磁控材料。前者是一種生物相容性材料，后者可以設(shè)計用來爬行、跳躍和抓取的 3D 打印磁力驅(qū)動材料。他們正是將兩者結(jié)合創(chuàng)造出這款機器人導絲。由于機器人導絲無需外科醫(yī)生手工操作，也就意味著醫(yī)生不必靠近患者和輻射設(shè)備，這就減少了醫(yī)生遭受的輻射。