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凯发实力展示|动物实验已证明,把机器人放入体内治病,精准高效无需麻醉

2020-01-11 13:38:46 | 来源: 匿名 | 

凯发实力展示|动物实验已证明,把机器人放入体内治病,精准高效无需麻醉

凯发实力展示,生物医学工程师皮埃尔·杜邦(pierre dupont)是波士顿儿童医院小儿心脏生物工程科室的主任,他在近十年前开始进入该院工作时,问道:“我们能否制造出在身体内居住和工作的机器人?”

现在,据我们所知,答案是肯定的。

在猪身上进行的一项新研究显示,一种植入式机器人或许能够治疗新生儿食管畸形。这是一种非常严重的疾病,目前是通过持续数周的侵入式医疗手段来治疗。科学家希望,在机器人的帮助下,以后不必再采用这样的手段。

近日发表于《科学机器人》杂志的一项研究发现,这种植入式机器人能在猪的体内诱导食管生长。从本质上来说,机器人拉伸食管,直至食管开始长到一起。虽然利用类似方法来治疗人类还是一种科学幻想,但这是朝那个方向迈出的第一步。终有一天,我们可以利用植入式机器人,诱导人类的食管生长。至少,这是研究人员的目标。

杜邦是这篇研究论文的作者之一。他说,他一直想在医疗环境中使用机器人。他很快发现了一件值得去尝试的事情:长间隙食管闭锁。这是一种先天缺陷,指新生儿的食管间隙大于3厘米。

“想想看,如果你喝一杯水,你的食管却中途闭合,结果会怎样?”杜邦说。这种疾病的发病率为四千分之一,如果得不到治疗,将具有致命性。不过,用foker手术进行治疗后,死亡率会变得很低。当食管间隙太大,无法把断端缝合到一起的时候,就会采用这种复杂的手术。医生会把手术缝合线系在食管的两个断端,利用新生儿背上的两个“按钮”来拉伸缝合线。就这样一天天、一点点地逐渐收紧缝合线,直至食管自愈。

目前用来治疗长间隙食管闭锁的手术方法

这种方法在治疗长间隙食管闭锁时非常有用,成功率高达95%至100%,但也有其缺点:新生儿必须住院三个多月,并且必须被麻痹两周左右,以便手术见效。此外,费用奇高——超过100万美元。

有了这种植入式机器人,医生不必再给新生儿使用麻醉剂。

“你将消除长期麻醉带来的所有风险。麻醉对儿童来说无论如何都不是什么好事。”杜邦说,“你不知道如此长时间地使用麻醉剂,会对他们的神经认知发育有何影响。”

这种植入式机器人在治疗过程中,也可以根据不同患者进行量身定制,精确度和可控性都可以提高。

一只植入了机器人的猪在进食

杜邦等人设计的植入式机器人工作原理如下:一个电池驱动的机器人系有两个缝在食管上的环,通过信号线与动物(猪或者以后的人类)背上的一个控制器相连。研究人员可以通过它,控制作用于食管的力度,将较低的环拉离较高的环,一次使食管延长一点。

这个过程被称为机械刺激,利用牵引力或者拉力,诱导组织生长。杜邦说,机械刺激还没有被人们完全理解,但已经得到广泛应用。(其中一个常常用于乳房再造的应用被称为组织扩张器,医生把气球嵌入皮肤之下,刺激皮肤生长。)

研究人员发明这种机器人后,把它植入了五只猪的体内,还有三只猪没有被植入机器人,它们构成了对照组。所有八只猪的食管都是正常的。然后,机器人根据研究人员的指令,每天把两个环之间的距离加大一点。研究显示,猪没有表现出任何不适感,哪怕是在手术过后,胃口也没有受到影响。

经过八、九天的拉伸后,研究人员发现,生长幅度达到了77%。与对照组相比,这具有相当的统计学意义,尽管实验对象的数量较少。

杜邦及其论文合著者还发现,食管细胞的数量出现了增加,这说明牵引力不仅是在拉伸,还刺激了生长。这就像套在两根手指上的一根橡皮筋,不仅在力的作用下拉伸,而且还在生长,因为拉伸时的皮筋与松弛时一样粗。

研究人员发现,新长出来的组织具有功能性,至少表现出一定程度的蠕动,也就是食管肌肉的收缩。正是由于这种收缩,动物(包括人类)才能吞咽食物。

杜邦希望,今后能扩大这种植入式机器人的应用范围,用以治疗短肠综合征。短肠综合征是指出生时拥有完整肠道的儿童,因为受到感染,导致很大一部分肠道被切除,以至于儿童常常无法正常吸收营养,只能通过静脉注射来补充营养。

用来治疗食管闭锁等罕见病的设备很难商业化,所以杜邦希望,这种植入式机器人能证明自己具有多种用途,可以用来治疗短肠综合征和其他涉及管状器官缺陷的疾病。

依靠这项研究,机器人距离成为医疗备用品又近了一大步。在可能的情况下,所有疾病,包括罕见病,都应该有一个机器人助手。

翻译:于波

校对:lily

编辑:漫倩

来源:motherboard

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