科学家成功操纵机器人穿过活肺组织

　　北卡罗来纳大学计算机科学系的Ron Alterovitz博士和北卡罗来纳大学医学院的Jason Akulian医学硕士已经证明，他们的可操纵肺机器人可以自主地操纵复杂的肺，同时避开重要的肺结构。

　　

肺癌是导致美国癌症相关死亡的主要原因，由于一些肿瘤深藏在肺组织内部，使外科医生难以到达，因此，北卡罗来纳大学教堂山分校和范德比尔特大学的研究人员一直在开发一种新型的医疗机器人，能够弯曲并穿越肺组织。

这个研究项目最近达到了一个新的里程碑。在一篇发表在《Science Robotics》杂志上的新论文中，北卡罗来纳大学计算机科学系的Ron Alterovitz博士和北卡罗来纳大学医学系的Jason Akulian医学硕士已经证明，他们的机器人可以在活体实验室模型中自动地从“A点”到达“B点”，同时避开重要的结构，如微小的气道和血管。

“这项技术使我们能够达到标准甚至机器人支气管镜无法达到的目标，”Akulian博士说，他是该论文的合著者，也是北卡罗来纳大学肺病和危重症医学部介入肺脏学和肺肿瘤学科科长。“它可以给你额外的几厘米或几毫米，这可能极大地帮助你追踪肺部的小目标。”

这个机器人的设计非常精巧，由几个独立的部件组成。机械控制提供针向前和向后的推力控制，针的设计允许沿着弯曲的路径转向。针由镍钛合金制成，并经过激光蚀刻以增加其灵活性，使其能够毫不费力地穿过组织。

当机器人向前移动时，针上的蚀刻使它能够轻松地绕过障碍物。其他附着物，如导管，可以与针头一起使用，以执行肺活检等程序。为了穿过组织，针头需要知道它要去哪里。研究小组使用CT扫描受试者的胸腔和人工智能来创建肺部的三维模型。

利用这个3d模型一旦针头准备发射，他们的人工智能驱动软件就会指示它自动从“A点”移动到“B点”，同时避开重要的结构。该项目的首席研究员、论文的资深作者Alterovitz说:“我们开发的自动操纵针非常紧凑但该系统包含了一系列技术可以让针自动实时导航。它类似于一辆自动驾驶汽车但它通过肺组织导航在到达目的地的过程中避开重要血管等障碍。”

研究人员测试了他们的机器人，同时实验室模型进行间歇性屏气。每次受试者屏住呼吸机器人就会按照程序向前移动。在机器人获取目标然后真正有效地到达目标的能力方面还有一些细微差别Akulian说，他也是UNC Lineberger综合癌症中心的成员，“虽然还有很多工作要做但我很高兴能在这里的世界级专家的帮助下继续推动我们为患者所能做的事情的界限。”Alterovitz补充说：“我们计划继续创造新的自主医疗机器人将机器人和人工智能的优势结合起来为面临各种健康挑战的患者改善医疗结果同时保证患者的安全。”

Autonomous medical needle steering in vivo