肺癌新救星，自主可操纵针机器人成功穿越活体肺组织

2023-09-27 14:31

肺癌是一直是世界癌症相关死亡案例的主要病因之一，但一些肺癌肿瘤非常小，隐藏在肺组织深处，对外科医生来说难以触及。科学家们一直在探索一种高度柔韧但坚固的机器人，能够穿越肺组织，精确定位和治疗肺癌，这项研究最近有了新的成果。

北卡罗来纳大学计算机科学系的Ron Alterovitz博士和北卡罗来纳大学医学系的医学硕士Jason Akulian研发了一种新型机器人，该机器人可以自主地穿越活体肺组织，同时避开肺部内的重要结构，如微小气道和血管，其研究论文被刊登在著名的《科学机器人》杂志上。

这款机器人被称为自主可操纵针机器人，它的开发涉及多个领域，包括医学、计算机科学和工程学。除了Alterovitz和Akulian之外，研究团队还包括北卡罗来纳大学放射科的医学博士Yueh Z. Lee，范德比尔特大学的Robert J. Webster III和犹他大学的Alan Kuntz。

这款机器人由多个独立组件组成：机械控制系统提供了针向前和向后的受控推力，并且针的设计允许其沿着曲线路径转向；针头由镍钛合金制成，经过激光蚀刻以增加其灵活性，使其能够轻松地穿越组织，当机器人向前移动时，针上的蚀刻使其能够轻松地绕过障碍物；此外，机器人还配备了导管等附件，可用于执行肺活检等程序。

为了穿越肺组织，这款机器人需要具备自主的目标导航能力。研究团队利用受试者胸腔的CT扫描和人工智能创建了肺部的三维模型，包括气道、血管和一些随机选定的目标。在这个3D模型中，一旦机器人的针被定位，其人工智能驱动软件就会自动指导它从出发点到目标点，同时避开重要的结构，确保治疗的精确性和安全性。

这款机器人的重大技术突破之一是它能够适应呼吸运动。肺部与其他器官不同，它在胸腔中不断地膨胀和收缩，这导致机器人在不断呼吸的受试者中进行精确定位尤为困难。然而，研究人员的测试验证了他们的机器人可以在活体中精准行动，同时在受试者中进行间歇性屏气测试，每当受试者屏住呼吸时，机器人就会向前移动，确保了治疗的连续性。

近期，软体机器人和微小机器人领域不断传来新的科研成果突破，标志着医学、工程学和人工智能的交叉领域取得了巨大进展。自主可操纵针机器人有望为肺癌患者提供更准确和安全的治疗方法，同时研究团队的成员表示，他们将持续提高机器人在肺部活动时的精准性和安全性，尽快使机器人通过检测并投入临床使用，给肺癌患者带来新的希望。