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微型机器人治疗人体疾病,5年内有望实现

2012/01/22 来源:中国生物技术信息网
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导读
在1966年的电影《神奇旅程(Fantastic Voyage》中,医务人员登上可缩小至微观尺寸的潜艇,并进入一位受伤外交官的血管,挽救他的生命。医生都希望生产一种微型机器人,像电影中的潜艇那样可进入人体畅游,完成输送药物、抽取样品、把东西搬来搬去的任务。

科学家试图创造一个可进入人体的微型机器人,替代医生进行手术,该技术有望在未来三至五年内实现。

在1966年的电影《神奇旅程(Fantastic  Voyage》中,医务人员登上可缩小至微观尺寸的潜艇,并进入一位受伤外交官的血管,挽救他的生命。虽然过程比较艰难,但最后他们成功了。医生都希望生产一种微型机器人,像电影中的潜艇那样可进入人体畅游,完成输送药物、抽取样品、把东西搬来搬去的任务。

科学家最近正在研制1英寸(约2.5厘米)大小的设备,将通过磁力从人体外部供电和操控。相比之下,现在,当一个人的动脉被斑块堵塞,就有可能引发心脏病发作,医生把导管插入手臂或腿的静脉,推动设备去到冠状动脉的目的地,并利用X射线机观看它去往何处。所谓的血管成形术,心脏外科医生可以强行解除障碍物。虽然通常这一过程病人不会感到痛苦,但它是侵入性的,并带有一定的风险。如果你可以插入一个微型机器人进入血管,让它游到正确的位置,无论是输送药物还是清除阻塞物,都会变得更方便。这就是韩国和美国加州大学的伯克利分校的科学家正在开发的技术。他们设想,病人躺在核磁共振检查机内,医生会指导微型设备进入病人体内,并在视频屏幕上观察微型设备的走向。核磁共振机将驱动该设备,无需提供内部电源。

韩国汉阳大学的工程学教授Gunhee  Jang说,以前尝试一种方法推动机器人前进、后退、加速前进、转弯。该研究团队能够在一个系统内创造出所有的动作,解决了这一问题。以色列特拉维夫和美国波士顿的研究人员正在研究该微型机器人的内窥镜。

现在,当医生想要看病人肠胃系统内的情况,他们不得不将一根管子插入病人的喉咙,推动管子的末端到胃里,虽然病人不会感觉到很痛苦,但很不舒服,而且效率不高。特拉维夫大学的工程学教授伽柏•科萨(Gabor  Kosa)和波士顿布里格姆妇女医院(Brigham  and  Women's  Hospital)的医生和工程师彼得•贾卡布(Peter  Jakab  )和诺比•哈塔(Noby  Hata)合作开发潜在的替代技术。

科萨作为一个科幻迷,他受到电影《神奇之旅》的启发,但他承认电影里的“收缩分子”是不可能的,所以他的装置使用更传统的物理学。科萨的仪器使用核磁共振成像机供电。核磁共振成像产生磁场,使鱼雷形仪器摆动尾巴,在人体内“游”动。病人吞下内窥镜(endoscope),医师引导它进入胃里,或者一路到小肠。它将拍摄图像,剪断活检样本,或输送药物。

科萨目前已经开始在一个充满水的水族馆里测试该设备模型的推进力和导航能力,他认为它会在人体内运行得同样好。他们的目标是研发一种约三分之一英寸(约8.3毫米)宽、四分之三英寸(约19毫米)长的胶囊,探索人类的胃。他说:“我们还没有一个原型,我们开发了机器人推进机制,这是前进了一大步。”  科萨认为,这种装置将在三至五年内可用于人类。

美国亚特兰大佐治亚理工学院的机械工程教授Jun  Ueda也在研制类似的设备,他说,一些机器人原型已在人类身上测试,但至今没有取代目前的医疗技术。延误的部分原因是由于政府批准测试技术用于人类需要时间。他说:“除了联邦政府的批准问题外,医疗机器人设备的批准程序比传统机器人花费的时间更多。”

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