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磁性微型机器人:对抗肝癌的新工具

2024-02-16科技

由来自蒙特利尔的Gilles Soulez博士领导的加拿大研究人员发现了一种治疗肝肿瘤的新方法,该方法使用磁共振成像(MRI)机器内磁铁引导的微型机器人。

这些由氧化铁纳米颗粒制成的微型机器人可以穿过人体的血管到达癌症肿瘤部位。

然而,研究人员遇到了一个问题:重力比磁力强,这使得机器人很难到达身体更高处的肿瘤。

为了解决这个问题,研究人员开发了一种将磁力与重力相结合的算法,使机器人更容易到达肿瘤部位。

「首先,使用人工智能,我们需要通过检测微型机器人在肝脏中的位置以及为肿瘤供血的肝动脉分支中阻塞的发生情况来优化微型机器人的实时导航,」Soulez说。

有希望的结果

研究人员认为,这种方法可以改善肝癌的治疗,肝癌是导致全球许多人死亡的原因。

「这种综合效应使微型机器人更容易到达为肿瘤提供营养的动脉分支,」他说。「通过改变磁场的方向,我们可以准确地将它们引导到要治疗的部位,从而保护健康的细胞。

该团队与其他科学家合作,创造了一种将机器人注射到体内并形成「粒子训练」以提供治疗的装置。

研究人员对12头猪进行了试验,以复制人类患者身上发现的复杂情况。

研究结果很明确:微型机器人熟练地通过肝动脉的复杂网络进行操纵,精确地达到预期目标。

利用先进的技术,该团队模拟了19名接受经动脉化疗栓塞术的患者的微型机器人导航过程,共处理了30个肝脏肿瘤。

令人惊讶的是,该算法的准确性超出了预期,在超过95%的病例中成功地将微型机器人引导到指定的肿瘤。

在商业化之前还有更多工作要做

这项研究发表在名为 Science Robotics的 科学期刊上,展示了一个新想法,可以对医生治疗肝癌的方式产生重大影响。

肝癌,尤其是一种称为肝细胞癌的类型,每年导致大量死亡 - 全球约有700,000人。

目前,这种癌症的主要治疗方法涉及一个称为经动脉化疗栓塞术的复杂过程。这种治疗需要高技能的医生来做。

它涉及将化疗药物直接注入为肝肿瘤供血的动脉中。同时,称为微导管的细管会阻止流向癌症的血液,而 X 射线会引导这一切。

「我们的磁共振导航方法可以使用植入式导管来完成,就像化疗中使用的导管一样,」Soulez说。「另一个优点是肿瘤在MRI上比在X射线上更容易看到。

科学家还必须使用计算机程序来模拟血液流动方式、患者位置以及磁场的定向方式。

这将帮助他们了解这些东西如何影响微型机器人如何穿过身体到达肿瘤。通过这样做,他们可以使方法更加准确。