Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Robotyczna nić pozwoli na zdalne leczenie udarów

Recommended Posts

Na MIT powstał sterowany za pomocą pola magnetycznego robot podobny do nici, który może przemieszczać się w wąskich poskręcanych naczyniach krwionośnych, np. w naczyniach w mózgu. W przyszłości tego typu roboty, po połączeniu z innymi dostępnymi technologiami, mogą zostać użyte do szybkiego leczenia zatorów cy uszkodzeń w mózgu.

Udar mózgu jest obecnie piątą przyczyną śmierci i główną przyczyną niepełnosprawności w USA. Jeśli leczenie ostrego udaru rozpocznie się w ciągu pierwszych 90 minut, to szanse pacjenta na przeżycie znacząco rosną, mówi profesor Xuanhe Zhao. Jeśli mielibyśmy urządzenie, które pozwoliłoby na usunięcie zatoru w ciągu tej „złotej godziny”, moglibyśmy potencjalnie uniknąć uszkodzenia mózgu. Z taką właśnie nadzieją pracujemy.

Obecnie w celu usunięcia zatoru w mózgu zwykle przeprowadza się procedurę polegającą na wprowadzeniu do tętnicy udowej cewnika, który dociera do mózgu. Później wykorzystywany jest jeszcze stent, za pomocą którego usuwa się skrzep.

To długotrwała procedura, wymagająca obecności specjalnie przeszkolonego chirurga, który ponadto otrzymuje podczas niej dawkę promieniowania, służącego do obrazowania przebiegu operacji. To wymagający zabieg. Nie ma wystarczająco dużo chirurgów, którzy potrafią go wykonać. Szczególnie na terenach podmiejskich i wiejskich, mówi Yoonho Kim, jeden z autorów badań. Procedura wymaga ręcznego sterowania narzędziami, które wykonane są z metalu pokrytego polimerem. Ten z kolei może uszkadzać wyściółkę naczyń krwionośnych.

Zespół z MIT postanowił pójść inną drogą. Naukowcy przez ostatnie lata pogłębiali swoją wiedzę na temat hydrożeli oraz produkowanych technologią druku 3D materiałach sterowanych za pomocą pola magnetycznego. Teraz połączyli swoją wiedzę i stworzyli sterowaną magnetycznie pokrytą hydrożelem nić, którą podczas testów przeprowadzili przez dokładny model 1:1 naczyń krwionośnych mózgu.

Rdzeń robotycznej nici jest wykonany z nitinolu, czyli stopu niklu i tytanu. To materiał jednocześnie giętki i sprężysty. Został on pokryty specjalnym tuszem połączonym z nitinolem za pomocą cząstek magnetycznych, a całość pokryto hydrożelem, materiałem, który jest biokompatybilny, gładki, nie uszkadza naczyń krwionośnych i nie wpływa na reakcję leżących pod nim cząstek magnetycznych. Następnie za pomocą dużego magnesu wykazali, że są w stanie precyzyjnie sterować urządzeniem.
Stworzyli też silikonowy model naczyń krwionośnych mózgu, który wypełnili płynem o podobnej lepkości co krew, a następnie przeprowadzili swoją robotyczną nić przez naczynia.

Kim mówi, że ich nić można wyposażyć w różnego typu funkcje. Może ona np. dostarczać do miejsca zatoru leki rozpuszczające zakrzep czy rozbijać go za pomocą lasera. Na potrzeby badań uczeni zastąpili nitinol światłowodem i wykazali, że są taki robot również może dotrzeć do miejsca zakrzepu, a oni są w stanie aktywować laser na żądanie.

Przeprowadzono też porównanie robotycznej nici pokrytej i niepokrytej hydrożelem. Okazało się, że żel ułatwiał przemieszczanie się i zapobiegał utknięciu nici w wąskich naczyniach.

Jednym z wyzwań chirurgii jest nawigowanie przez złożoną sieć naczyń krwionośnych mózgu, które mogą mieć taką średnicę, iż dostępne cewniki nie są w stanie tam dotrzeć. Te badania dają nadzieję na rozwiązanie tego problemu i przeprowadzenie operacji bez konieczności otwierania czaszki, mówi profesor Kyujin Cho, z Narodowego Uniwersytetu Seulskiego.

Kolejna dobra wiadomość jest taka, że skoro chirurg nie musi fizycznie popychać cewnika, gdyż nić jest sterowana za pomocą pola magnetycznego, nie musi on przebywać w sąsiedztwie źródła promieniowania wykorzystywanego do obrazowania przebiegu operacji. Już istniejące rozwiązania pozwalają na jednoczesne zastosowanie pola magnetycznego i fluoroskopii, więc lekarz może przebywać w innym pomieszczeniu, a nawet w innym mieście, kontrolując pole magnetyczne za pomocą dżojstika. Mamy nadzieję, że w kolejnym etapie badań będziemy mogli przetestować naszą technologię in vivo, cieszy się Kim.

 


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Przydałby się w Polsce taki MIT. Co krok słyszy się o ich wynalazkach. Może AGH stanie w szranki? Jak uważasz co musiałoby mieć miejsce żeby Polska uczelnia mogła w ten sposób działać?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Mars jest aktywny sejsmicznie, często powstają na nim wiry pyłowe, a w jego wnętrzu pojawiają  tajemnicze pulsujące sygnały magnetyczne. Takie wnioski płyną z danych gromadzonych od ubiegłego roku przez misję InSight. Na łamach Nature właśnie opublikowano pięć pierwszych artykułów naukowych opartych na badaniach InSight. Szósty zaś ukazał się w Nature Geoscience i szczegółowo opisuje miejsce lądowania InSight.
      InSight to pierwsza w historii misja, której celem jest zbadanie głębokich regionów pod powierzchnią Marsa. Pojazd wyposażono w sejsmometr (Seismic Experiment for Interior Structure - SEIS) wykrywający wstrząsy, czujniki ciśnienia powietrza, magnetometr oraz czujniki przepływu ciepła we wnętrzu planety.
      Okazało się, że wstrząsy mają miejsce na Marsie częściej niż sądzono i są łagodniejsze niż przewidywano. SEIS został umieszczony na powierzchni planety w grudniu 2018 roku, a pracę rozpoczął w lutym 2019. W ciągu minionego roku zarejestrował on ponad 450 sygnałów sejsmicznych, z czego większość to prawdopodobnie wstrząsy. Najsilniejsze trzęsienie miało siłę 4.0 stopni.
      Tak słabe wstrząsy nieco zawiodły naukowców. Nie są one bowiem na tyle potężne, by dotrzeć do niższych obszarów płaszcza i rdzenia planety, a uczeni mieli nadzieję, że zarejestrują pochodzące stamtąd sygnały i będą mogli zbadać te regiony. Uczeni wciąż jednak nie tracą nadziei. Pierwsze sygnały SEIS zarejestrował dopiero po długim oczekiwaniu, od listopada 2019 roku rejestruje średnio 2 sygnały dziennie, co sugeruje, że InSight wylądowała momencie, gdy Mars był wyjątkowo spokojny. Naukowcy trzymają więc kciuki, by sonda zarejestrowała naprawdę potężny wstrząs. Mars nie posiada płyt tektonicznych, a wstrząsy powstają w aktywnych wulkanicznie regionach planety.
      Przed miliardami lat Mars posiadał też pole magnetyczne. Jego pozostałością są namagnetyzowane skały znajdujące się od 61 metrów do wilu kilometrów pod powierzchnią. Dlatego też InSight wyposażono w magnetometr. To pierwszy tego typu instrument, jaki umieszczono na powierzchni Czerwonej Planety. Magnetometr już wykrył, że w miejscu lądowania sondy sygnały są 10-krotnie silniejsze niż wynikało z badań prowadzonych z orbity. Różnica wynika z faktu, że pomiary dokonywane z orbity są uśredniane dla powierzchni setek kilometrów, a InSight dokonuje pomiarów bardziej lokalnych.
      Jako, że większość skał znajdujących się w miejscu lądowania InSight jest zbyt młodych, by mogły być namagnetyzowane przez pole magnetyczne Marsa, naukowcy są przekonani, że zarejestrowane sygnały pochodzą z głębiej położonych skał. Zauważono też, że sygnały ulegają zmianie. Są różne za dnia i w nocy, a około północy zaczynają pulsować. Teoretycy nie wykluczają, że zmiany związane są z interakcją wiatru słonecznego z atmosferą Marsa.
      InSight niemal na bieżąco mierzy też prędkość, ciśnienie i kierunek wiatru. Dotychczas zarejestrowano tysiące wirów pyłowych. Jest ich więcej niż w jakimkolwiek innym miejscu, gdzie dokonywano takich pomiarów. Pomimo tak wielkiej ich liczby jeszcze żaden z nich nie został zarejestrowany przez kamerę InSight. Jednak zarejestrował je instrument SEIS. Wiry pyłowe działają jak wielki odkurzacz i są doskonałym instrumentem do sejsmicznego badania tego, co dzieje się pod powierzchnią. Ich powstawanie ma prawdopodobnie związek z polem magnetycznym planety.
      Już wstępne dane dostarczone przez InSight są bardzo obiecujące. Za rok poznamy informacje z całego marsjańskiego roku, który trwa dwa ziemskie lata. To da naukowcom znacznie lepszy obraz Marsa.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Czternastego lutego podczas wyrywkowej kontroli przeprowadzanej za Blue Water Bridge, który łączy amerykańskie miasto Port Huron (Michigan) i Sarnię w Kanadzie (Ontario), w ciężarówce poczty kanadyjskiej znaleziono przesyłkę z ludzkim mózgiem.
      Przesyłka była opisana jako "Zabytkowa pomoc naukowa" (Antique Teaching Specimen) i miała zostać przetransportowana z Toronto do Kenoshy w Wisconsin.
      Po otwarciu paczki celnicy stwierdzili, że w środku znajduje się słój, a w nim ludzki mózg. Nie było żadnej [...] dokumentacji, która potwierdzałaby legalność wwozu do USA - napisano w komunikacie US Customs and Border Protection (CBP).
      Michael Fox z CBP podkreśla, że ludzie muszą pamiętać, że amerykańskie Centra Kontroli i Prewencji Chorób (CDC) mają ścisłe zasady dot. pozwoleń na sprowadzanie takich materiałów (Import Permit Program). Obecnie trwają konsultacje CBP i CDC. Dotyczą one regulacji importowych (42 CFR 71.54, Import regulations for infectious biological agents, infectious substances, and vectors).

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Olbrzymie temperatury, jakie panowały podczas eksplozji Wezuwiusza (79 r. n.e.) zamieniły mózg jednej z ofiar w szkło. Naukowcy po raz pierwszy potwierdzili pojawienie się takiego zjawiska w wyniku eksplozji wulkanu.
      Jak czytamy w New England Journal of Medicine, archeolodzy rzadko mają do czynienia z zachowanymi mózgami zmarłych. Tymczasem właśnie udało się potwierdzić, że u jednej z ofiar Wezuwiusza, mężczyzny z Herkulaneum, doszło do witryfikacji mózgu, czyli przejścia tkanki w stan szklisty. Proces taki może zachodzić pod wpływem szybkiego dostarczenia ciepła.
      Szczątki mężczyzny leżącego w łóżku zostały odkryte w Herculaneum w latach 60. ubiegłego wieku. Specjaliści sądzą, że był to strażnik miejsca kultu, Collegium Augustalium. Teraz naukowcy z zespołu Piera Paolo Petrone z Uniwersytetu Fryderyka II w Neapolu zauważyli, że ciemna materia wystająca z pozostałości czaszki mężczyzny to zeszklony mózg. Badania znajdującego się w pobliżu drewna wykazały, że panowała tam wówczas temperatura nie wyższa niż 520 stopni Celsjusza. Zdaniem naukowców temperatura taka zapaliła tłuszcz w ciele ofiary i spowodowała odparowanie tkanki miękkiej.
      W wyniku tego procesu doszło nie tylko do zeszklenia mózgu. W kościach klatki piersiowej mężczyzny znaleziono też zestaloną gąbczastą tkankę. To również unikatowe znalezisko archeologiczne. Podobne tkanki znajdowano u ofiar nalotów dywanowych z czasów II wojny światowej.
      W przypadku wspomnianej ofiary Wezuwiusza najpierw doszło do gwałtownego wzrostu temperatury, a następnie do szybkiego jej spadku. Mózg mężczyzny najpierw zagotował się, ciśnienie rozsadziło czaszkę, a następnie doszło do gwałtownego spadku temperatury i zeszklenia tkanki mózgowej. To pierwszy przypadek znalezienia zeszklonego ludzkiego mózgu u ofiary erupcji wulkanicznej, oświadczyli naukowcy.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Psy spontanicznie przetwarzają liczby w wydzielonym obszarze mózgu, który blisko odpowiada obszarowi mózgu odpowiedzialnemu za przetwarzanie liczb u ludzi, wykazali naukowcy z Emory University. Nasze badania nie tylko wykazały, że do przetwarzania liczb psy wykorzystują te same obszary mózgu co ludzie, ale pokazały również, że nie muszą być w tym celu szkolone, mówi profesor Gregory Berns.
      Zrozumienie tego mechanizmu, zarówno u ludzi jak i u zwierząt, daje nam wgląd w ewolucje mózgu i jego obecne funkcjonowanie, dodaje współautorka badań, profesor Stella Lourenco. Jak zauważa uczona, dzięki takim badaniom możemy w przyszłości leczyć różne choroby nózgu czy udoskonalać systemy sztucznej inteligencji.
      Eksperyment polegał na obrazowaniu mózgu psów za pomocą funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI) podczas gdy zwierzętom wyświetlano na ekranie rożną liczbę kropek. Badania wykazały istnienie reakcji w korze ciemieniowo-skroniowej w odpowiedzi na zmieniającą się liczbę kropek. Kropki, niezależnie od ich liczby, miały zawsze taką samą powierzchnię, dzięki czemu wiadomo było, że mózg reaguje na zmiany liczby, a nie powierzchni.
      Mózg potrafi zgrubnie oszacować liczbę przedmiotów, dzięki czemu można np. ocenić liczbę zbliżających się drapieżników czy ilość jedzenia. Mamy dowody, że tego typu reakcja zachodzi już u ludzkich niemowląt. Teraz widzimy, że wykazują ją też psy i to w podobnym obszarze mózgu.
      Podstawowa umiejętność oceny liczby przedmiotów nie opiera się na myśleniu symbolicznym ani treningu i wydaje się powszechnie występować u zwierząt. Jednak dotychczas większość badań prowadzono na zwierzętach, które przed eksperymentami były intensywnie trenowane. Wiele takich badań prowadzono np. na małpach, ale nie było wiadomo, czy podobne zdolności wykazują inne zwierzęta poza naczelnymi nieczłowiekowatymi, gdyż małpy były wcześniej trenowane i nagradzane za wybranie obrazka z większą liczbą kropek. Podobne badania na psach wykazały, że i one potrafią odróżniać liczbę przedmiotów. Jednak również w tym wypadku psy były wcześniej trenowane.
      Berns to pomysłodawca Dog Project, w ramach którego badane są różne mechanizmy ewolucyjne u psów. To właśnie w ramach tego projektu przeprowadzono obecne badania. Pierwsze, podczas których kwestię odróżniania liczby przez psy postanowiono sprawdzić za pomocą rezonansu magnetycznego u zwierząt, których wcześniej nie uczono.
      W eksperymencie wzięło udział 11 psów różnych ras. Nauczono je jedynie wchodzenia do maszyny i pozostawania w niej bez ruchu. Następnie zwierzętom wyświetlano różną liczbę kropek. U 8 z 11 psów zauważono większą aktywność kory ciemieniowo-skroniowej w reakcji na zmieniającą się liczbę kropek.
      Odwołaliśmy się do źródła, obserwując bezpośrednio mózgi psów i sprawdzaliśmy, jak reagują neurony na zmiany liczby kropek. Pozwoliło nam to na wyeliminowanie słabości poprzednich badań behawioralnych nad psami i innymi zwierzętami, mówi główna autorka badań, Lauren Aulet.
      Psy i ludzi dzieli 80 milionów lat ewolucji. Badania te dowodzą, że zdolność do postrzegania liczb jest co najmniej tak stara, dodaje Berns. Jesteśmy zdolni do przeprowadzania skomplikowanych obliczeń właśnie dlatego, że posiadamy podstawową zdolność do postrzegania liczby. Zdolność, którą dzielimy z innymi zwierzętami. Chciałabym się dowiedzieć, jak wyewoluowaliśmy umiejętność przeprowadzania złożonych obliczeń i jak zdolność ta rozwija się u każdego z osobna, dodaje Aulet.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Potrząsanie głową w celu pozbycia się wody, która nalała się do ucha, może prowadzić do... uszkodzenia mózgu. Do takich wniosków doszli naukowcy z Cornell University i Virginia Tech, którzy zbadali przyspieszenie potrzebne do wyrzucenia wody z kanału słuchowego. O wynikach swoich badań poinformowali podczas odbywającego się właśnie 72. Dorocznego Spotkania Wydziału Dynamiki Płynów Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego.
      W opublikowanym abstrakcie pracy czytamy: jeden z końców zamkniętej szklanej hydrofobowej tuby o różnej średnicy został użyty jako uproszczony model kanału słuchowego. Tuba została umieszczona na strunie i symulowaliśmy potrząsanie głowy. Badania wykazały, że krytyczne przyspieszenie potrzebne do pozbycia się wody zależy w dużej mierze od ilości wody i jej pozycji w kanale. Stwierdziliśmy, że krytyczne przyspieszenie dochodzi do 10g, co może spowodować poważne uszkodzenie ludzkiego mózgu. Krytyczne przyspieszenie jest znacznie wyższe w tubach o małym przekroju, co oznacza, że pozbycie się wody z ucha poprzez potrząsanie jest trudniejsze dla dzieci niż dla dorosłych.
      To właśnie w przypadku dzieci do wytrząśnięcia wody potrzebne jest przyspieszenie nawet 10-krotnie przekraczające przyspieszenie ziemskie.
      Na potrzeby badań naukowcy wykorzystali druk 3D za pomocą którego stworzyli model ludzkiego kanału słuchowego opierając się przy tym na danych z tomografu komputerowego. Szklany model został pokryty od wewnątrz krzemowodorem, który dobrze symuluje stopień hydrofobowości jaki panuje wewnątrz ludzkiego ucha.
      Z naszych eksperymentów oraz modelu teoretycznego wynika, że jednym z czynników decydujących o wypłynięciu płynu z ucha jest jego napięcie powierzchniowe, mówi Baskota. Zamiast więc potrząsać głową można do ucha wprowadzić coś, co obniży napięcie powierzchniowe. Prawdopodobnie wpuszczenie kilku kropli płynu u niższym napięciu powierzchniowym niż woda, takiego jak alkohol czy ocet, pozwoli zmniejszyć napięcie powierzchniowe i spowoduje wypłynięcie wody z ucha, stwierdził Baskota.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...