用可操纵的导管导航大脑动脉

的可操纵的导管在加州大学圣地亚哥分校的未来外科中心成功地在猪身上进行了测试。在美国，大约每50人中就有1人颅内未破裂动脉瘤-大脑动脉上薄壁的水泡状病变，容易破裂。全世界有超过1.6亿人受到这类损伤的影响，其中一半人年龄在50岁以下。在动脉瘤破裂的患者中，超过一半的人死亡。一半的幸存者患有长期残疾。研究表明，四分之一的病例无法动手术，因为这些动脉瘤很难触及。

“作为一个神经外科医生在美国，我们面临的挑战之一是将导管引导到脆弱的大脑深处，”亚历山大·卡莱西博士说，他是加州大学圣地亚哥分校健康中心神经外科主任。“今天的结果证明了一种柔软、易于操作的导管的概念，它将显著提高我们治疗脑动脉瘤和其他许多神经系统疾病的能力，我期待着将这种创新推向患者护理。”

动脉瘤治疗的最新进展手术神经外科医生将导丝插入腹股沟附近的动脉，然后将导管穿过主动脉，一直插入大脑。外科医生使用弯曲尖端的导丝来导航大脑的动脉和连接处。但是这些导丝必须在导管尖端用于治疗之前被移除。

“一旦导丝被收回，导管就会恢复到原来的形状，通常是直的，导致无法进入导管病理Jessica Wen博士说，她在临床医生和工程师之间起到了桥梁作用，并与加州大学圣地亚哥分校外科未来中心协调工作。因此，要放置并保持在正确的位置以释放阻止血液流向动脉瘤并防止脑出血的铂金线圈是极其困难的。

可导向导尿管在神经外科手术中是不可用的，因为大脑太小了血管是这样的。具体来说，设备的直径必须小于1毫米——大约是几根头发的直径——大约5英尺长(160厘米)。工业制造方法在这个规模上举步维艰。这部分是因为重力，静电，和范德华力在这个尺寸下都是相似的。所以一旦你用镊子把东西拿起来，你就不能把它掉了。如果你把它从镊子里哄出来，它可能会从相反的力量中跳到空中，然后消失，再也找不到。

“不幸的是，我们需要治疗的许多最重要的血管都是人体最曲折和脆弱的血管，”加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院和医学院的教授、该论文的通讯作者詹姆斯·弗兰德(James Friend)说。“尽管机器人技术正逐渐满足许多医疗问题的需要，但这类手术所需规模的可变形设备根本不存在。”

一个可引导的导管可以让外科医生在大脑最深处提供治疗，在这种情况下，铂金线圈可以阻止血液流向动脉瘤。

资料来源:加州大学圣地亚哥分校

为了解决这个问题，研究人员从自然和柔软的机器人．“我们受到鞭毛和昆虫腿，以及甲虫交配的启发，其中涉及到微尺度液压和大尺寸变形，”戈皮什·蒂瓦瓦拉(Gopesh Tilvawala)说，他最近在弗兰德的研究小组获得了博士学位，也是这篇论文的第一作者。“这促使我们开发了一种液压驱动的软机器人微导管。”

该团队必须发明一种全新的方法，将硅树脂浇铸在三维空间中，使其能够在这些尺度下工作，方法是将不同硬度的硅树脂同心叠放在另一层之上。其结果是一种硅橡胶导管，其内壁有四个孔，每个孔大约是人类头发直径的一半。

该团队还进行了计算机模拟，以确定导管的配置;它应该包括多少个洞;这些应该放在哪里;以及驱动它所需的液压压力。为了引导导管，外科医生压缩手持控制器，将生理盐水注入导管尖端以引导导管。盐水是用来保护病人的;如果装置失灵，生理盐水就会无害地进入血液。在x光片上可以看到导管的可操纵尖端。

“这种精度可以通过导向工具实现，这些工具的成功部署将推动我们在允许改善准入、减少程序时间、更好的产能利用率、减少辐射暴露和其他相关和预期的好处方面向前迈进。”加州大学圣地亚哥分校健康中心放射科主任亚历山大·诺巴什博士说。

接下来的步骤包括统计上数量可观的动物试验和首次在人体试验。