斯图加特马克斯普朗克智能系统研究所的科学家开发了一种软机器人工具，有望有朝一日改变微创血管内手术。由两部分组成的磁性工具可以帮助实时可视化部分血管阻塞（如狭窄）的精细形态细节，即使在最窄和最弯曲的血管中也是如此。它也可以通过严重的阻塞（例如慢性完全闭塞）找到自己的方式。有朝一日，该工具可能会使血管内医疗设备的感知更进一步。
血管内成像技术和微导管程序变得越来越先进，彻底改变了许多疾病的诊断和治疗。然而，由于造影剂扩散不均匀和难以安全进入闭塞血管等限制，目前的方法通常无法准确检测血管疾病的精细特征，例如从闭塞血管内看到的特征。这种限制会延迟对患者的快速干预和治疗。
斯图加特马克斯普朗克智能系统研究所的科学家已经研究了这个问题。他们利用软机器人和微细加工的概念开发了一种微型软磁工具，看起来像一条非常纤细的鳗鱼。该工具有朝一日可能会使血管内装置的感知能力更进一步。在一篇论文和一段视频中，该团队展示了由血流推动的工具如何穿过最窄的人造血管 - 无论是急弯，曲线还是障碍物。
当工具到达像部分阻塞的动脉一样的闭塞时，它会在外部磁场下执行波状变形（更多内容见下文）。然后，变形的软体将与周围的闭塞结构轻轻接触。最后，当我们缩回设备时，设备的实时形状将“可视化”血管内的形态细节，这有助于药物在闭塞时释放，以及支架和球囊等医疗设备的尺寸和放置用于后续治疗。
当出现严重的闭塞，只有微小的微通道供血液流动时，该工具可以利用血液的力量轻松滑过这些狭窄的通道。选择哪种方式向外科医生指示下一步医疗手术要采取哪条通道。
视频：PAPER – 磁辅助软毫微工具，用于闭塞管腔形态检测。
“诊断和治疗血管内狭窄疾病（如血管狭窄或慢性完全闭塞）的方法仍然非常有限。在体内非常复杂的血管网络中，很难准确检测和穿越这些区域，“MPI-IS物理智能系客座研究员Yingbo Yan说。他是论文“用于闭塞管腔形态检测的磁辅助软毫工具”的第一作者，该论文于18年2023月<>日发表在*《科学进展》*上。“我们希望我们的新型软机器人工具有朝一日能够帮助准确检测和导航体内许多复杂而狭窄的血管，并更有效地进行治疗，降低潜在风险。
这种小巧柔软的工具具有 20 毫米长的磁性主动变形段 （ADS） 和 5 毫米长的流体阻力驱动段 （FDS）。ADS的磁化曲线使用振动样品磁力计预先编程，提供均匀的磁场。在外部磁场作用下，这部分可以变形成正弦形状，容易适应周围环境，变形成各种形状。因此，在缩回ADS的同时连续监测ADS的形状变化可以提供血管内部分闭塞的详细形态信息。
FDS是用软聚合物制造的。其侧面的小梁被来自输入流的流体阻力弯曲。通过这种方式，整个工具被带到流速最高的区域。因此，在推进FDS的同时学习FDS的位置可以指向严重遮挡内微通道的位置和路径。
“在大脑等远端和难以到达的血管区域检测血管疾病在临床上可能更具挑战性，我们的工具可以在不受束缚的模式下与Stentbot一起工作，”MPI-IS物理智能系博士后Tianlu Wang说。“Stentbot是一种无线机器人，用于我们最近在研究小组开发的远端脉管系统的运动和医疗功能。我们相信这种新的软机器人工具可以为无线机器人增加新功能，并为这些具有挑战性的地区提供新的解决方案。
“我们的工具显示出大大改善微创医学的潜力。这项技术可以到达并检测以前难以进入的区域。我们希望我们的机器人可以帮助诊断和治疗，例如狭窄或CTO更精确，更及时，“MPI-IS物理智能系主任，Koç大学和苏黎世联邦理工学院教授Metin Sitti说。