根据解剖数据构建的支气管树的一部分的实物大小的模型。右边是磁性触手机器人的一部分。图片提供:利兹大学。功劳:利兹大学的工程师和科学家已经开发出一种机器人的概念证明，这种机器人可以到达肺部一些最小的支气管，以获取组织样本或提供癌症治疗。作为一个磁性触手机器人，它的直径只有2毫米，大约是圆珠笔尖的两倍。
病人体外的磁铁将用于引导触手机器人就位。
该设备由利兹大学STORM实验室的工程师、科学家和临床医生组成的团队开发，该团队率先使用机器人系统来协助内窥镜检查和导管手术，即将一根细管子插入体内。
研究人员在《软机器人学》杂志上发表了他们的发现。
概念证明基于实验室测试，包括根据解剖数据建模的支气管树的3D复制品。研究的下一阶段将调查该设备在导航取自尸体的肺中的有效性。
现有技术的局限性
目前，医生使用一种叫做支气管镜的仪器对肺部和呼吸道进行检查。该过程包括将直径约3.5至4毫米的柔性管状器械穿过鼻子或嘴并进入支气管通道。
由于其尺寸，支气管镜只能移动到支气管树的上层。
为了更深入地研究肺部，一根直径约为2毫米的导管或细管穿过支气管镜，然后进入肺部较小的管道。
但是医生在如何移动支气管镜方面受到限制，这使得很难将仪器和导管导航到需要它们的地方。
然而，磁性触手机器人已经被开发得更加灵活，并使用针对每个程序个性化的机器人导航系统。
负责监督这项研究的STORM实验室主任Pietro Valdastri教授说:“一个磁性触手机器人或导管的尺寸为2毫米，其形状可以通过磁性控制以符合支气管树切除手术，可以到达肺部的大部分区域，并将成为调查和治疗可能的肺癌和其他肺部疾病的重要临床工具。
“我们的系统使用了一个自主磁导航系统，在手术过程中病人无需接受x光检查。”
视频显示了控制外部磁体的运动如何改变磁性触手机器人的形状，使其能够在一系列障碍之间移动。视频速度提高了五倍。鸣谢:利兹大学创新科技
为了开发机器人系统，研究小组必须克服两个主要挑战。
首先，他们必须制造一种小巧灵活的装置，能够在支气管树的解剖结构中曲折穿行。
其次，他们需要一个自主系统来引导磁性触手机器人到位，而不需要医生手动操纵仪器到位，这通常需要患者暴露在X射线下，并且对医务人员来说是一个技术挑战。
小巧灵活的机器人
为了减小机器人的尺寸，同时保持运动的可控性，研究人员用一系列相互连接的圆柱段制造了它，每个圆柱段直径2毫米，长度约80毫米。这些片段由柔软的弹性材料或类似橡胶的材料制成，其中已经注入了微小的磁性颗粒。
由于磁性粒子的存在，在外部磁场的作用下，互连的片段可以稍微独立地移动。结果是一个磁性触手机器人，它非常灵活，能够变形，并且足够小，可以避免阻碍肺部的解剖结构。
制导系统
安装在患者体外机械臂上的磁铁将用于在为每个程序量身定制的过程中引导设备进入肺部。
通过支气管树的路径是根据患者肺部的术前扫描规划的，并被编程到机器人系统中。当患者体外的磁体移动时，它们会对导管段中的磁性粒子产生作用力，导致它们改变形状或方向，从而使机器人能够穿过肺部并到达可疑病变部位。
一旦到达目标位置，机器人就被用来采集组织样本或进行治疗。
“磁性触手”技术可能还需要几年时间才能在医院得到应用。
利兹大学的STORM实验室正在革新用于内窥镜和导管研究的技术。
他们创造了一种低成本内窥镜的原型——用于研究上胃肠道——可用于中低收入国家，这些国家缺乏昂贵的设备，阻碍了筛查计划。
磁性技术也是机器人结肠镜检查系统的核心，该系统更易于工作人员操作，对患者更友好。
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