半自主醫(yī)療機器人肺部的3個階段。圖片來源：KUNTZ等人/北卡羅來納大學

有些腫瘤非常小，隱藏在肺組織深處，醫(yī)生很難觸及它們。為應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，美國北卡羅來納大學教堂山分校和范德比爾特大學研究人員一直在研究一種能穿越肺組織的極其柔韌但堅固的機器人。他們在《科學·機器人》雜志上最新發(fā)表的一篇論文中，展現(xiàn)了新機器人可自主地從“A點”出發(fā)到達“B點”，同時避開活體實驗室模型中的重要結(jié)構(gòu)，例如微小氣道和血管。

研究人員稱，這項技術(shù)能夠達到機器人支氣管鏡無法達到的目標。它會多給出額外的幾厘米甚至幾毫米的距離，這對于追蹤肺部的小目標有很大幫助。

該機器人由幾個獨立的組件組成。機械控制組件的原理是利用一種針，針向前和向后提供受控推力，并且針設(shè)計允許沿著彎曲路徑轉(zhuǎn)向。該針由鎳鈦合金制成，經(jīng)過激光蝕刻以增加其靈活性，使其能輕松地穿過組織。

當它向前移動時，針上的蝕刻使其能夠輕松繞過障礙物。導管等其他附件可與針一起使用來執(zhí)行肺活檢等程序。

為了穿過組織，針需要知道它要去哪里。研究團隊利用受試者胸腔的CT掃描和人工智能創(chuàng)建了肺部的三維模型，包括氣道、血管和選定的目標。使用這個3D模型，一旦針向靶標出發(fā)，人工智能驅(qū)動軟件就會指示它自動從“A點”移動到“B點”，同時避開重要的結(jié)構(gòu)。

研究人員稱，它類似于自動駕駛汽車，但它可通過肺組織進行導航，在到達目的地時避開重要血管等障礙物。

總編輯圈點

當談?wù)撛谌梭w內(nèi)工作的機器人時，人們總希望它小巧、靈活、智能、柔韌并且堅固，希望這種機器人能輔助人類的雙手和雙眼，去往人類雙手難以抵達之處，看清人類雙眼無法分辨的病灶。此次，一種新的機器人誕生了。它不僅能夠去往設(shè)定的目的地，還能靈活避開一些微小但重要的結(jié)構(gòu)。要知道，人體器官如此復雜，在通往目標的路上有太多需要繞開的細小阻礙。研究人員必須在結(jié)構(gòu)上、材料上和機器人運動模式上花費心思，讓它進退自如，順利治病救人。