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微创介入手术
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Nature Communications | 主动导航微型可调刚度机器人赋能介入手术 实现小腔道精准取样与靶向转运
机器人圈· 2025-12-30 20:51
文章核心观点 - 中国科学院深圳先进技术研究院研发了一种名为Helixoft的磁控微米机器人导管系统,该系统通过集成磁性螺旋机器人,首次在微米尺度实现了对商用微导管的远程、无损、可编程的刚度调节和主动转向,有望解决在狭窄曲折自然腔道中进行微创介入手术的重大挑战,并为下一代智能化微创介入手术提供新的技术范式[2][4][5] 技术突破与系统设计 - 研究团队构建了“材料磁化—器件结构—磁场模式”三位一体的设计框架,通过将刚性磁性螺旋结构与柔性微管结合,实现了磁响应能力与机械顺应性的协同[2] - 该系统开发了一种解耦控制策略,在单一外部磁场作用下即可独立远程控制微导管的刚度调节与主动转向[2] - 系统可集成至直径小至300微米的商用微导管中,并实现跨越40倍范围的连续刚度调节[4] - 通过建立理论模型,实现了对Helixoft微导管运动姿态的精确预测[4] 功能特性与扩展性 - Helixoft微导管支持多节段分布式、相互独立的刚度调节[4] - 该系统具有良好的功能扩展性,可集成微型摄像探头、电极或激光光纤等模块,为实时成像、组织消融和多模态微创介入操作提供支持[4] 实验验证与应用前景 - 在活体动物支气管模型中,研究团队集成了微型成像器件,结合临床影像与自主推进机构,成功开展了基于双模态影像引导的磁控导航与靶向药物转运实验[4] - 通过血液炎症反应检测和组织学分析,验证了该系统在体内应用的可行性与安全性[4] - 完成了在输卵管离体器官模型中的精准取样演示[4] - 该技术为微创介入器械提供了“机器人赋能”新范式,有望突破传统工具在复杂腔道中的操控瓶颈,并为与成像、治疗及感知模块的深度融合奠定基础[5] - 随着技术完善,该系统有望在精准取样、靶向递送及智能介入等应用场景中发挥重要作用[5]