受昆虫启发，科学家首次开发用于脑部手术的可转向导管

转向导管视图。

转向导管应用于猪脑动脉中时的透视图。

techxplore.com网站当地时间8月19日报道，美国加州大学圣地亚哥分校的研究人员首度在《科学机器人》杂志中公布了一种用于脑手术的可操控导管。这使得神经外科医生在操纵大脑动脉和血管时，能任意地调整装置方向。目前，这种可转向导管的研究已经取得了动物测试突破。

在美国，大约每50人就有一人长有颅内动脉瘤。颅内动脉瘤是一种大脑动脉上的水疱状病变，破裂风险非常高。在动脉瘤破裂患者中，半数人死亡，半数幸存者只能忍受长期残疾的折磨。更遗憾的是，由于医生很难触及动脉瘤，近四分之一的病患无法接受手术治疗。

目前的动脉瘤手术方案需要在动脉插入导管，并进入大脑。外科医生使用弯曲尖端的导线来实现大脑动脉和连接处的导向。为了阻止血液流向动脉瘤，并防止脑出血，医生必须将导线放置在正确的位置上，并使之维持。由于大脑血管细小，满足手术需求的设备直径必须小于1毫米，长度达到160厘米左右，这是对工业制造能力的巨大挑战。James Friend教授说：“我们需要处理的对象恰恰是人体中弯曲程度最高、最脆弱的血管……而适应脑动脉瘤手术的可变形设备根本就不存在。”

微生物鞭毛和甲虫腿为研究人员提供了微尺度水力学和宏观形变学的丰富知识，他们据此研制了一种液压驱动的软机器人微导管。研究人员用一种全新的方法铸造了三维硅酮，然后通过在不同硬度的硅酮层上方沉积同心层，获取了一种硅橡胶导管。导管内壁有四个孔，孔径约为人类头发直径的一半。借助计算机模拟，研究人员确定了导管的配置，比如：小孔个数、开孔区域以及驱动导管所需的液压量。为了引导导管，外科医生会压缩一个手持式控制器，将盐水输送到导管尖端。如果装置失灵，盐水会安全进入血液中。此外，医生可通过X光观察导管可操控的尖端。

神经外科主任Alexander Khalessi博士表示：“新发明的导管柔软、易操作，将显著提高医护人员治疗脑动脉瘤和其他神经疾病的能力。”研究人员也认为，新装置将对动脉瘤手术的操作方式产生积极影响，并有可能用于治疗此前无法治疗的中风。

编译：德克斯特 审稿：西莫 责编：陈之涵

期刊来源：《科学机器人》

期刊编号：2470-9476

原文链接：https://techxplore.com/news/2021-08-steerable-catheter-brain-surgery.html

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