受昆虫启发 科学家开发第一个用于脑外科手术的“可操纵”导管

动脉瘤是血管壁上的一种异常扩大。目前，神经外科医生处理大脑中的动脉瘤时，首先将导线插入腹股沟附近的动脉，引导导管继续穿过主动脉并进入大脑。这些电线有一个弯曲的尖端，用来绕过许多角落和连接点，直到找到动脉瘤。

麻烦的是，随后需要取出导丝，以便导管能够输送铂金线圈，阻断通往动脉瘤的血流，防止脑出血。但这个取回的过程往往会使导管移位，并改变其位置，这意味着某些类型的动脉瘤可能非常难以治疗。

其中包括大脑动脉上未破裂的颅内动脉瘤，这些水泡状病变容易破裂，影响到全世界1.6亿多人。其中约有四分之一无法治疗，因为动脉瘤根本难以触及，使患者面临破裂的风险，这也意味着死亡和长期残疾的风险。

“不幸的是，我们需要治疗的许多最重要的血管是人体中最曲折和脆弱的，”加利福尼亚大学圣迭戈分校的医学工程教授和研究报告作者James Friend说。“虽然机器人技术正在满足解决许多医疗问题的需要，但这些手术所需的规模的可变形设备根本不存在。”

为了创造这些设备，Friend和他的同事们将目光投向了动物界，特别是在交配的甲虫、昆虫的腿和鞭毛中展示的变形和微尺度水力学类型。这启发了该团队开发所谓的液压驱动的软体机器人微导管，适合于进行精细的神经外科手术。

该团队首先将同心的硅胶层叠放在一起，每层都有不同的硬度。这形成了一个带有一组内部空腔的硅橡胶导管，通过一个手持式控制器用无害的生理盐水泵送，以增加液压，使其能够像"神经外科医生的任天堂控制器"一样被操纵。该技术在一头猪的脑动脉中得到了展示，可转向的尖端在X射线上可见，而且该设备被证明能够部署铂金线圈。

加利福尼亚大学圣迭戈分校神经外科系主任Alexander Khalessi博士说：“作为一名神经外科医生，我们面临的挑战之一是将导管引向大脑的微妙的深部。今天的结果证明了一种柔软、易于引导的导管的概念，这将大大改善我们治疗脑动脉瘤和许多其他神经系统疾病的能力，我期待着将这一创新推向病人护理。”

研究人员计划在这些有希望的早期结果的基础上，对动物进行更大规模的试验，并最终对人类进行试验。

该研究发表在《科学机器人》杂志上。